KR20060121554A - Color filter substrate and liquid crystal display of using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 전형적인 액정표시장치의 평면도, 1 is a plan view of a typical liquid crystal display device;
도 2는 도 1의 A-A'라인을 따라 취해진 단면도, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터 기판이 사용된 액정표시장치의 단면도, 3 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a color filter substrate according to an embodiment of the present invention;
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터 기판의 제조방법을 도시한 공정 단면도이다. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
♧도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♧♧ explanation of symbols for main parts of drawing
110 -- 박막트랜지스터 기판 112 -- 데이터라인110-Thin Film Transistor Board 112-Data Line
114 -- 화소전극 115 -- 게이트절연막114-pixel electrode 115-gate insulating film
116 -- 보호막 120 -- 컬러필터 기판116-Protective film 120-Color filter substrate
121 -- 블랙매트릭스 122 -- 컬러필터층121-Black Matrix 122-Color Filter Layer
124 -- 공통전극 130 -- 액정124-Common Electrodes 130-Liquid Crystals
본 발명은 컬러필터 기판 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러필터층에 의한 액정 오염 및 컬러필터층의 단차로 인한 시인성 문제를 해소한 컬러필터 기판에 관한 것이다. The present invention relates to a color filter substrate and a liquid crystal display device using the same. More particularly, the present invention relates to a color filter substrate which solves a problem of visibility due to liquid crystal contamination by a color filter layer and a step of the color filter layer.
일반적으로 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)란 두께가 얇고 평평한 화면을 제공하는 표시장치로, 대표적으로 노트북 컴퓨터 모니터로 널리 쓰이는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display device)나 대형 디지털 TV로 사용되는 플라즈마 디스플레이(PDP) 또는 휴대전화에 사용되는 유기전계발광디스플레이(OELD) 등이 있다. In general, a flat panel display (FPD) is a display device that provides a thin and flat screen, and is typically used as a liquid crystal display device (LCD) or a large digital TV that is widely used as a notebook computer monitor. Such as organic light emitting displays (OELDs) used in plasma displays (PDPs) or mobile phones.
이 중 액정표시장치는, 인가 전압에 따라 액체와 결정의 중간 상태 물질인 액정(liquid crystal)의 광투과도가 변화하는 특성을 이용하여, 입력되는 전기 신호를 시각 정보로 변화시켜 영상을 전달한다. 통상의 액정표시장치는, 전극이 구비된 두 개의 기판과 상기 기판 사이에 주입되는 액정으로 구성된다. 상기 두 개의 기판에는 각각 상이한 전압이 인가되어 액정에 전계를 가하게 되며, 이 때 액정 분자들의 배열이 변경되어 광투과도가 변하게 된다. 이와 같은 액정표시장치는 동일한 화면 크기를 갖는 다른 표시장치에 비하여 무게가 가볍고 부피가 작으며 작은 전력으로 동작하여 최근 널리 보급되고 있다. The liquid crystal display device transfers an image by converting an input electric signal into visual information by using a characteristic in which light transmittance of a liquid crystal, which is an intermediate state material between a liquid and a crystal, changes according to an applied voltage. A typical liquid crystal display device is composed of two substrates provided with electrodes and a liquid crystal injected between the substrates. Different voltages are applied to the two substrates to apply an electric field to the liquid crystal. At this time, the arrangement of the liquid crystal molecules is changed to change the light transmittance. Such liquid crystal displays have been widely used in recent years because they are lighter in weight, smaller in volume, and operate with smaller power than other display apparatuses having the same screen size.
도 1은 전형적인 액정표시장치의 평면도이다. 1 is a plan view of a typical liquid crystal display device.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는 박막트래지스터 기판(10)과 컬러필터 기판(20) 및 그 사이에 주입되는 액정(미도시)을 포함한다. 상기 박막트랜지스터 기판(10)에는, 복수의 게이트라인(11)과 데이터라인(12)이 가로와 세로로 교차하여 형 성되는데, 각 교차 영역은 화소 영역이 해당하며 박막트랜지스터(13)와 화소전극(14)이 구비된다. 상기 컬러필터 기판(20)에는, 상기 화소전극(14)과 대응되는 공통전극(24)이 구비된다. 또한 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 컬러필터 기판(20)에는 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다. Referring to FIG. 1, the LCD includes a thin
위와 같이 구성된 액정표시장치의 개략적인 동작은 다음과 같다. 먼저 상기 게이트라인(11)에 게이트 온 신호가 인가되어 박막트랜지스터(13)가 턴온되면 데이터라인(12)의 데이터전압이 박막트랜지스터(13)를 통하여 화소전극(14)에 인가된다. 이 때 상기 공통전극(24)에는 레퍼런스 전압이 인가되며, 화소전극(14)과 공통전극(24)에 인가된 전압차에 해당하는 전계에 의해 액정 분자의 배열이 변경된다. A schematic operation of the liquid crystal display device configured as described above is as follows. First, when the gate-on signal is applied to the
도 2는, 도 1의 A-A'라인을 따라 취해진 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 박막트랜지스터 기판상에 이층의 절연막(15,16)이 형성되어 있다. 상기의 이층의 절연막(15,16)은, 박막트랜지스터의 게이트전극을 덮는 게이트절연막(15)과, 상기 박막트랜지스터를 보호하기 위한 보호막(16)으로 이루어지며, 통상 실리콘질화막으로 형성한다. 상기 게이트절연막(15)상의 소정 영역에는 데이터라인(12)이 형성되며, 상기 보호막(16)상에는 화소전극(14)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 2, two
한편, 컬러필터 기판(20)상에는, 컬러 구현을 위한 컬러필터층(22)과 공통전극(24)이 구비된다. 상기 컬러필터층(22)은 통상 빛의 삼원색에 해당하는 3가지 상이한 컬러를 나타내는 층들이 교대로 배치되어 이루어지며, 도면에는 적색과 녹색의 컬러층(R,G)이 도시되어 있다. 또한 상기 상이한 컬러층(R,G)이 인접하는 경계 부분에는 블랙매트릭스(21)가 형성된다. 상기 블랙매트릭스(21)는 화소전극(24)으로 제어되지 않는 부분의 액정을 통과해 나오는 빛을 차단하는 역할을 한다. 상기 블랙매트릭스(21) 및 컬러필터층(22)상에 평탄화막(overcoat)(23)과 공통전극(24)이 형성되어 있다. 상기 평탄화막(23)은, 블랙매트릭스(21) 및 컬러필터층(22)에 의해 컬러필터 기판(20)에 형성된 굴곡에도 불구하고, 공통전극(24) 증착시 우수한 스텝 커버리지를 나타낼 수 있도록 하기 위하여 선택적으로 사용되며 필수적인 것은 아니다. 상기 공통전극(24)은 박막트랜지스터 기판(10)상의 화소전극(14)에 대응된다. 상기 박막트랜지스터 기판(10)과 컬러필터 기판(20) 사이에는 액정(30)이 주입되는데, 상기 액정(30)은 상기 공통전극(24)과 화소전극(14)에 인가된 전압에 따라 형성되는 전계에 의해 배열 방향이 변경된다. On the other hand, on the
위와 같은 구조의 종래 액정표시장치는 상기 컬러필터층(22)과 관련한 문제점이 있다. 구체적으로, 상기 컬러필터층(22)에 의해 액정(30)을 오염시켜 잔상을 발생시킬 수 있다. 공통전극(24)이 형성되면, 후속 공정에서 컬러필터 기판(20)상에 배향막(미도시)이 형성된다. 상기 배향막은 액정(30) 분자를 일방향으로 배열하기 위한 것으로, 세정/프린트/건조/베이크 공정 등을 통하여 형성된다. 그런데 상기 베이크 공정시 220℃ 에서 약 1시간 동안 가열하며, 이 때 컬러필터층(22)을 구성하는 일부 물질이 공통전극(24)을 통과하여 이동하면서 상기 배향막을 오염시킨다. 이로 인하여 후속 공정에서 상기 컬러필터 기판(20)과 박막트랜지스터 기판(10) 사이에 주입되는 액정(30)이 오염되고, 액정(30)의 오염은 화면상의 얼룩이나 잔상을 유발한다. The conventional liquid crystal display having the above structure has a problem associated with the
위와 같이 액정(30)을 오염시키는 외에 컬러필터층(22)에 의해 시인성의 문제가 초래될 수 있다. 상기 컬러필터 기판(20)과 박막트랜지스터 기판(10) 사이의 폭을 통상 셀 갭이라 하는데, 상기 셀 갭은 대비비/시야각/휘도 균일성 등에 영향을 미친다. 그런데 컬러필터층(22)에는 두께상의 편차가 존재하며, 상기 컬러필터층(22) 두께의 편차에 의해 셀 갭이 일정하게 유지되지 못한다. 컬러필터층(22)이 편차를 갖게 되는 원인은 다양한데, 제조 기술상의 한계 또는 컬러필터층(22)이 형성되는 기판(20) 자체에 미세한 편차가 존재하는 경우 등이 있다. 또한 컬러필터층(22)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 높낮이가 다른 컬러필터 기판(20)과 블랙매트릭스(21)상에 단차지게 형성된다는 점, 컬러필터층(22)을 구성하는 상이한 컬러층(R,G)에 대해 각각 별도의 사진 식각 공정을 거쳐야 한다는 점 등도, 컬러필터층(22)이 균일한 두께를 갖지 못하고 편차를 갖게되는 원인이 될 수 있다. In addition to contaminating the
본 발명은 상기한 사정을 감안한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 컬러필터층을 균일한 두께로 형성하고 또한 컬러필터층에 의한 액정 오염을 방지하는 컬러필터 기판을 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기한 컬러필터 기판을 제조하는 방법 및 상기한 컬러필터 기판을 이용하는 액정표시 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a color filter substrate which forms a color filter layer with a uniform thickness and prevents liquid crystal contamination by the color filter layer. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the color filter substrate and a liquid crystal display device using the color filter substrate.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 컬러필터 기판을 제공한다. 상기 컬러필터 기판은, 기판의 양면을 동시에 사용한다는 점에 특징이 있다. 즉, 본 발명에서는 기판의 양면을 모두 활용하여 컬러필터 기판의 일면상에는 투명도전층인 공통전극이 형성되고, 반대면상에 컬러필터층이 형성된다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a color filter substrate. The color filter substrate is characterized in that both surfaces of the substrate are used simultaneously. That is, in the present invention, the common electrode, which is a transparent conductive layer, is formed on one surface of the color filter substrate by utilizing both surfaces of the substrate, and the color filter layer is formed on the opposite surface.
상기 컬러필터 기판은 액정을 사이에 두고 또 다른 기판인 박막트랜지스터 기판과 합착되는데, 여기서 박막트랜지스터 기판과 대향되는 면을 내부면이라 하고 반대쪽을 외부면이라 하면, 컬러필터층은 컬러필터 기판의 외부면에 형성되는 것이다. 컬러필터층은 액정을 오염시키거나 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 기판간의 간격을 일정하지 않게 하는 등 여러가지 문제를 발생시키는 소스로 작용할 수 있다. 그런데, 본 발명에서는 컬러필터층을 컬러필터 기판의 외부면에 별도로 형성함으로써, 액정의 오염 등을 원천적으로 차단할 수 있다. The color filter substrate is bonded to a thin film transistor substrate, which is another substrate with a liquid crystal interposed therebetween, wherein a surface facing the thin film transistor substrate is called an inner surface and an opposite surface is an outer surface, and the color filter layer is an outer surface of the color filter substrate. To be formed. The color filter layer may act as a source that causes various problems, such as contaminating the liquid crystal or making the gap between the color filter substrate and the thin film transistor substrate uneven. However, in the present invention, by separately forming the color filter layer on the outer surface of the color filter substrate, it is possible to fundamentally block the contamination of the liquid crystal.
상기 컬러필터층은 3가지 상이한 컬러를 나타내는 컬러층이 교대로 배치되어 있다. 또한 상기 상이한 컬러층이 접하는 경계 부분과 중첩되는 영역에, 상기 컬러필터 기판의 내부면으로 광 투과를 차단하는 블랙매트릭스가 형성된다. 종래에는 블랙매트릭스상의 컬러필터 기판 내부면에 컬러필터층이 형성되었지만, 본 발명에서는 블랙매트릭스가 없어서 평평한 상태인 기판의 외부면에 컬러필터층이 형성된다. 이로 인하여, 컬러필터층을 구성하는 각각의 컬러층은 모두 균일한 두께로 형성할 수 있다. In the color filter layer, color layers representing three different colors are alternately arranged. In addition, a black matrix that blocks light transmission to an inner surface of the color filter substrate is formed in an area overlapping a boundary portion where the different color layers contact each other. Conventionally, the color filter layer is formed on the inner surface of the color filter substrate on the black matrix, but in the present invention, the color filter layer is formed on the outer surface of the substrate which is flat because there is no black matrix. For this reason, each color layer which comprises a color filter layer can all be formed in uniform thickness.
위와 같은 구조의 컬러필터 기판을 제조하기 위해서는, 기판의 양면에 대해 각각 공정을 진행해야 하므로 한쪽면에 대한 공정을 완료한 후 반대쪽면에 대한 공정을 진행한다. 이 때 어느 쪽 면을 우선적으로 진행할 것인지에 대한 제한은 없다. 따라서 컬러필터층이 형성되는 면을 나중에 진행하는 경우에는, 컬러필터 기판 의 일면상의 소정 영역에 블랙매트릭스와 투명도전층으로 된 공통전극을 형성한 후 상기 컬러필터 기판의 반대면상에 컬러필터층을 형성한다. 또는 반대로 컬러필터 기판의 일면에 컬러필터층을 먼저 형성한 후, 컬러필터 기판의 반대면에 블랙매트릭스와 공통전극을 형성할 수 있다. In order to manufacture the color filter substrate having the above structure, the process must be performed on both sides of the substrate, so that the process on one side is completed and then the process on the opposite side. There is no restriction on which side to proceed first. Therefore, in the case where the surface on which the color filter layer is formed is later formed, a common electrode including a black matrix and a transparent conductive layer is formed in a predetermined region on one surface of the color filter substrate, and then the color filter layer is formed on the opposite surface of the color filter substrate. Alternatively, the color filter layer may be first formed on one surface of the color filter substrate, and then the black matrix and the common electrode may be formed on the opposite surface of the color filter substrate.
한편 상기한 컬러필터 기판을 이용하여 액정표시장치를 제조할 수 있다. 상기 액정표시장치는, 액정 및 상호 대향되게 상기 액정의 상하부로 합착되는 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판을 포함하며, 상기 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판상에는 상기 액정에 전계를 작용하기 위한 전압이 인가되는 화소전극과 공통전극이 상호 마주보도록 형성되되, 상기 공통전극이 형성된 반대면의 컬러필터 기판상에는 컬러를 나타내는 컬러필터층이 형성된 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the liquid crystal display device may be manufactured using the color filter substrate. The liquid crystal display device includes a thin film transistor substrate and a color filter substrate bonded to upper and lower portions of the liquid crystal so as to face the liquid crystal, and a voltage for applying an electric field to the liquid crystal is applied to the thin film transistor substrate and the color filter substrate. The pixel electrode and the common electrode are formed to face each other, and a color filter layer representing color is formed on the color filter substrate on the opposite side on which the common electrode is formed.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be applied and modified in various forms. Rather, the following embodiments are provided to clarify the technical spirit disclosed by the present invention, and furthermore, to fully convey the technical spirit of the present invention to those skilled in the art having an average knowledge in the field to which the present invention belongs. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited by the embodiments described below. In addition, in the drawings presented in conjunction with the following examples, the size of layers and regions are simplified or somewhat exaggerated to emphasize clarity, and like reference numerals in the drawings indicate like elements.
본 발명은 기판의 수직 구조상에 특징이 있으며 평면도상으로는 도 1의 종래 구조와 차이가 없으므로, 수직 단면도로서 세부 구조를 살펴본다. 또한 본 발명은 컬러필터 기판에 대한 것이지만 이를 이용하는 액정표시장치에 적용될 수 있으므로, 박막트랜지스터 기판과 액정을 포함하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판이 사용된 액정표시장치의 구조를 나타내는 단면도로서, 도 1의 A-A' 라인을 따라 취해진 것이다. The present invention is characterized in that the vertical structure of the substrate and in plan view does not differ from the conventional structure of Figure 1, looks at the detailed structure as a vertical cross-sectional view. In addition, the present invention relates to a color filter substrate, but may be applied to a liquid crystal display device using the same, and thus, a thin film transistor substrate and a liquid crystal will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display device using a substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, taken along line AA ′ of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판(110), 컬러필터 기판(120), 액정(130)을 포함한다. 상기 박막트랜지스터 기판(110)은, 투명한 유리기판상에 이층의 절연막(115,116)이 형성되어 있다. 상기 이층의 절연막(115,116)은 게이트절연막(115)과 보호막(116)에 해당하며, 이들은 통상 실리콘질화막으로 형성한다. 상기 박막트랜지스터 기판(110)에는 박막트랜지스터(미도시)가 구비되는데, 상기 게이트절연막(115)은 박막트랜지스터의 게이트전극을 덮도록 형성되며, 상기 보호막(116)은 상기 박막트랜지스터 등을 보호하기 위해 형성된다. 상기 게이트절연막(115)상의 소정 영역에는 데이터라인(112)이 형성되며, 상기 데이터라인(112)은 화소의 경계가 된다. 상기 보호막(116)상에는 화소전극(114)이 형성되며, 상기 화소전극(114)은 상기 데이터라인(112)을 경계로 하는 화소당 한 개씩 구비된다. Referring to FIG. 3, the liquid crystal display includes a thin
상기 박막트랜지스터 기판(110)과 대향되게 컬러필터 기판(120)이 합착되며, 상기 박막트랜지스터 기판(110)과 컬러필터 기판(120)의 사이로 액정(130)이 주입되어 밀봉된다. 상기 컬러필터 기판(120)에는 공통전극(124)과 컬러필터층(122)이 형성된다. 상기 공통전극(124)은 상기 화소전극(114)과 함께 전압이 인가되며 액정(130)의 배열 방향을 변경시키도록 작동한다. 따라서 상기 공통전극(124) 및 화소전극(114)은 빛이 통과할 수 있는 투명한 도전층으로서 통상 산화주석인듐 또는 산화아연인듐 재질로 형성한다. 한편, 컬러를 나타내도록 설치되는 컬러필터층(122)은 통상 빛의 삼원색에 해당하는 3가지 상이한 컬러를 나타내는 층들이 교대로 배치되어 이루어지며, 도면에는 적색과 녹색의 컬러층(R,G)이 도시되어 있다. 상기 컬러필터층(122)은 컬러필터 기판(120)상의 상기 공통전극(124)이 형성된 반대면에 형성된다. 여기서 설명의 편의상 컬러필터 기판(120)에서 공통전극(124)이 형성되는 면을 내부면이라 하고 컬러필터층(122)이 형성되는 면을 외부면이라 하면, 컬러필터 기판(120)의 외부면에 컬러필터층(122)이 형성되는 것이다. 종래에는 컬러필터 기판(120)의 내부면만을 활용하여 상기 내부면에 컬러필터층(122)과 공통전극 (124)등을 형성하였으며, 컬러필터 기판(120)의 외부면은 별도로 활용되지 않았다. 이에 비해, 본 발명은 컬러필터 기판(120)의 활용범위를 외부면까지 확장하여 종래 구조의 문제점을 해소한 것으로, 이하 본 발명의 작용효과를 구체적으로 살펴본다. The
앞서 살펴 본 바와 같이, 종래 기술에 의하면 박막트랜지스터 기판(110)과 컬러필터 기판(120)간 간격인 셀 갭의 불균일이나 액정의 오염과 같은 문제가 발생한다. 위와 같은 문제는, 컬러필터층(122)이나 공통전극(124)과 같이 상이한 기능을 담당하는 구성 요소들을 컬러필터 기판(120)상의 한쪽면에만 집중하여 형성함으로써 이들이 상호간에 작용하여 발생하는 것이다. 이러한 점을 감안하여, 본 발명에서는 컬러필터 기판(120)의 내부면과 외부면을 모두 이용하여 각 구성 요소를 컬 러필터 기판(120)을 경계로 분리하여 형성한다. 즉, 상기 컬러필터 기판(120)을 일종의 차단막으로 이용하여, 상기 컬러필터 기판(120)의 내부면에 형성되는 구성 요소와 상기 컬러필터 기판(120)의 외부면에 형성되는 구성 요소가 불필요하게 상호 작용하는 것을 방지하는 것이다. As described above, according to the related art, problems such as nonuniformity of the cell gap, which is a gap between the thin
구체적으로 상기 컬러필터 기판(120)의 내부면에 형성되었던 컬러필터층(122)을, 도 3과 같이 컬러필터 기판(120)의 외부면에 형성할 수 있다. 통상 컬러필터 기판(120)상에는 액정 분자를 일방향으로 배열하기 위해 배향막(미도시)이 형성되며, 상기 배향막 형성시 고온에서의 베이크 공정을 거치게 된다. 이 때 고온에 의해 컬러필터층(122)으로부터 일부 물질이 분리될 수 있다. 만약 종래와 같이 컬러필터층(122)을 컬러필터 기판(120)의 내부면에 형성한다면, 컬러필터층(122)으로부터 분리된 물질이 공통전극(124)을 통과하여 이동하면서 배향막을 오염시킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 구조하에서는 컬러필터 기판(120)이 컬러필터층(122)에서 분리된 물질의 이동을 차단할 수 있다. 배향막의 오염은 액정(130)의 오염으로 이어져 화질 저하를 초래하지만, 본 발명에 의하면 액정(130)의 오염을 원천적으로 차단할 수 있게 된다. In detail, the
위와 같이 컬러필터층(122)을 컬러필터 기판(120)에서 공통전극(124) 등과 별도로 분리시키는 구조의 장점은, 액정(130)의 오염을 방지하는 것외에도 다양하다. 가령 액정(130)의 시야각 문제를 해소하기 위한 PVA(patterned vertically aligned) 모드에 있어서는 상기 공통전극(124)에 사진 식각 공정을 추가하여 절개부 패턴을 형성하는데, 종래의 구조하에서는 식각 과정에서 컬러필터층(122)이 손 상되거나 절개부를 통하여 컬러필터층(122)이 노출되어 액정(130)의 물성을 변질시킬 수 있다. 그러나 컬러필터층(122)이 컬러필터 기판(120)에 의해 분리되어 있다면, 위와 같은 문제는 해소될 수 있다. As described above, the advantages of the structure of separating the
컬러필터층(122)을 컬러필터 기판(120)의 외부면에 형성하는 구조의 또 다른 장점은, 컬러필터 기판(120)과 박막트랜지스터 기판(110)간의 셀 갭을 일정하게 유지할 수 있다는 점이다. 앞서 살펴 본 바와 같이, 셀 갭이 일정하지 않으면 화면이 전체적으로 균일하지 못하고 시인성이 차이나게 된다. 상기 셀 갭은 컬러필터 기판(120) 및 박막트랜지스터 기판(110)의 내부면상에 형성되는 모든 구성 요소들에 의하여 영향을 받는다. 가령 컬러필터 기판(120)상에 형성되는 컬러필터층(122)이나 공통전극(124)이 균일한 두께로 형성되지 못한다면, 이러한 불균일성이 그대로 반영되어 셀 갭이 일정하게 유지될 수 없을 것이다. 그러나 컬러필터 기판(122)의 외부면에 형성된 구성 요소라면 셀 갭에 영향을 미치지 않는다. 따라서 단순히 컬러필터층(122)을 컬러필터 기판(120)의 외부면에 형성하는 것만으로, 상기 컬러필터층(122)의 두께에 편차가 존재한다 하더라도 그와 상관없이 셀 갭을 일정하게 유지할 수 있다. Another advantage of the structure of forming the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터 기판(120)의 내부면에는 블랙매트릭스(121)가 형성된다. 상기 블랙매트릭스(121)는 각 화소의 경계부분에 설치되어 화소전극(114)으로 제어되지 않은 부분의 액정을 통과하는 빛을 차단한다. 만약 컬러필터층(122)이 종래와 같이 컬러필터 기판(120)의 내부면에 형성된다면, 상기 컬러필터층(122)은 상기 블랙매트릭스(121)에 의해 단차지게 형성된다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판(120)에 접하는 부분과 블랙매트릭스(121)에 접하는 부분간에 균일한 두께를 유지하도록 컬러필터층(122)을 형성하는 것은 용이하지 않다. 이에 비하여 도 3과 같이, 컬러필터 기판(120)의 외부면에 컬러필터층(122)을 형성한다면, 블랙매트릭스(121)와 같이 단차를 유발하는 인자가 없으므로 용이하게 균일한 두께의 컬러필터층(122)을 형성할 수 있다. 상기 블랙매트릭스(121)와 컬러필터층(122)은 컬러필터 기판(120)의 외부면과 내부면으로 분리되어 형성되지만, 상기 블랙매트릭스(121)는 상기 컬러필터층(122)을 구성하는 컬러층(R,G)의 경계 부분과 중첩되는 영역에 위치한다. As shown in FIG. 3, a
이하에서는 컬러필터층과 공통전극이 기판의 반대면에 형성되는 구조의 컬러필터 기판의 제조방법을 살펴보도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a color filter substrate having a structure in which a color filter layer and a common electrode are formed on an opposite surface of the substrate will be described.
도 4a 내지 도 4g는, 본 발명의 실시예에 따라 컬러필터 기판의 제조방법을 도시한 공정 단면도이다. 여기서 박막트랜지스터는 컬러필터 기판과 별도로 제조된다는 점을 감안하여, 도 3에서와는 달리 박막트랜지스터에 관한 도면 및 설명 부분은 생략한다. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate according to an exemplary embodiment of the present invention. In this regard, the thin film transistor is manufactured separately from the color filter substrate, and thus, a drawing and a description of the thin film transistor will be omitted unlike in FIG. 3.
도 4a를 참조하면, 먼저 유리 재질과 같은 투명성 절연기판(120)의 일면에 블랙매트릭스(121)를 형성한다. 상기 블랙매트릭스(121)의 재질로는 크롬(Cr)등의 금속박막이나 카본(carbon)계통의 유기재료가 주로 사용되며, 화면의 표면 반사율을 낮추기 위해 크롬(Cr)/산화크롬(CrOX)의 이중 구조를 적용할 수 있다. 이 경우, 스퍼터링 등을 이용하여 크롬/산화크롬막을 증착한 후 사진 식각 공정으로 크롬/산화크롬막의 소정 영역을 연속적으로 제거하면, 저반사의 블랙매트릭스(121)가 형성된다. Referring to FIG. 4A, first, a
도 4b를 참조하면, 블랙매트릭스(121) 및 컬러필터 기판(120)상에 공통전극(124)을 형성한다. 상기 공통전극(124)은 산화주석인듐이나 산화아연인듐을 스퍼터링 등을 이용하여 형성할 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 블랙매트릭스(121)와 공통전극(124)의 사이에는 평탄화막이 개재될 수 있다. 상기 평탄화막은 블랙매트릭스(121) 등에 의해 컬러필터 기판(120)이 굴곡지게 된 상태에서, 공통전극(124)의 증착시 우수한 스텝커버리지를 나타낼 수 있도록 선택적으로 사용된다. 다만 본 발명에서는 종래와 달리 컬러필터 기판(120)상에 컬러필터층(122)을 제외한 블랙매트릭스(121)만이 형성된 상태이므로, 컬러필터 기판(120)의 굴곡 정도가 심하지 않게되어 종래에 비해 평탄화막의 필요성은 다소 감소된다. Referring to FIG. 4B, a
도 4c 내지 도 4g를 참조하면, 상기 블랙매트릭스(121)와 공통전극(124)이 형성된 반대 방향으로 컬러필터 기판(120)상에 컬러필터층(122)을 형성한다. 상기 컬러필터층(122)은 상이한 3가지 컬러를 나타내는 컬러층(R,G,B)이 교대로 배치되어 이루어지며, 상기 컬러층(R,G,B)은 통상 빛의 삼원색인 적/녹/청의 컬러층으로 구성된다. 상기 컬러층(R,G,B)은 적/녹/청의 안료를 포함하는 포토레지스트로 이루어지며, 통상 사진 식각 공정을 이용하여 적색층(R), 녹색층(G), 청색층(B)의 순으로 형성하고, 상기 컬러층(R,G,B)의 경계에 블랙매트릭스(121)가 위치하도록 한다. 4C to 4G, the
구체적으로, 먼저 도 4c와 같이, 스핀 방식 등을 이용하여 적색 포토레지스 트막(127)을 형성한다. 상기 스핀 방식은 포토레지스트 소모량은 많지만 두께의 균일성이 우수한 장점이 있다. 이어서 적색 포토레지스트막(127)이 형성된 컬러필터 기판(120)을 마스크를 통과한 광선에 노출시킨다. 상기 포토레지스트로 통상 네거티브 포토레지스트를 많이 사용하며, 이 경우 현상 공정을 진행하면 광선에 노출되지 않은 부분이 제거되고 도 4d와 같이 적색층(R)이 남게된다. 이 후 베이크 공정을 진행하여 적색층(R)이 컬러필터 기판(120)상에 고착되도록 한다. 이어서 적색층(R)이 형성된 컬러필터 기판(120)상에 녹색 포토레지스트막(128)을 형성한다. 상기 녹색 포토레지스트막(128)은, 적색층(R)에 의해 도 4e와 같이 컬러필터 기판(120)상에 단차지게 형성된다. 이어서 상기 녹색 포토레지스트막(128)에 대해 사진 식각 공정을 진행하면 도 4f와 같은 녹색층(G)이 형성되며, 동일한 과정을 반복하여 도 4g와 같이 청색층(B)을 형성한다. Specifically, as shown in FIG. 4C, the
도 3에 도시된 컬러필터 기판은 기판의 양면을 모두 활용한다는 점에 착안하여, 특정 구성요소를 기판의 일면에 따로 분리시킴으로써 상기 특정 구성요소에 의해 문제가 발생할 수 있는 통로를 기판에 의해 차단한 것이다. 구체적으로 본 발명의 실시예에서는 컬러필터 기판의 외부면에 컬러필터층을 분리시키는 구조를 개시하였지만, 다른 구성요소에 대해서도 동일하게 적용할 수 있을 것이다. 한편, 도 3의 구조의 컬러필터 기판을 제조함에 있어서는, 어느 한 면에 대한 공정을 진행한 후 다른 면에 대한 공정을 진행할 수 있으며, 이 때 어느 면을 먼저 진행할 것인지에 대해서는 특별한 제한이 없다. 따라서 상기 도 4a 내지 도 4e에 도시된 공정에 서는, 컬러필터 기판의 일면에 블랙매트릭스와 공통전극을 형성한 후 반대쪽 면에 컬러필터층을 형성하였지만, 이를 반대의 순서로 진행할 수도 있다. 즉, 컬러필터 기판의 일면상에 적색층/녹색층/청색층의 순서로 컬러필터층을 형성한 후, 반대면에 블랙매트릭스와 공통전극을 형성할 수 있다. 물론 위와 같은 방법외에 도 3에 도시된 구조의 컬러필터 기판을 제조하는 방법은 다양하다. The color filter substrate illustrated in FIG. 3 utilizes both sides of the substrate, and separates a specific component from one side of the substrate, thereby blocking a passage that may cause a problem by the specific component by the substrate. will be. Specifically, although the embodiment of the present invention discloses a structure in which the color filter layer is separated from the outer surface of the color filter substrate, the same may be applied to other components. Meanwhile, in manufacturing the color filter substrate having the structure of FIG. 3, the process for one side may be performed and then the process for the other side may be performed, and there is no particular limitation as to which side to proceed first. Therefore, in the process illustrated in FIGS. 4A to 4E, although the black matrix and the common electrode are formed on one surface of the color filter substrate, the color filter layer is formed on the opposite surface. However, the process may be performed in the reverse order. That is, after forming the color filter layer in the order of the red layer, the green layer, and the blue layer on one surface of the color filter substrate, the black matrix and the common electrode may be formed on the opposite surface. Of course, in addition to the above method, there are various methods of manufacturing the color filter substrate having the structure shown in FIG.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명 컬러필터 기판 및 이를 이용한 액정표시장치에 의하면, 컬러필터 기판의 양면을 동시에 사용함으로 인하여 컬러필터 기판의 한명상에 여러가지 구성요소가 집중된 경우의 여러가지 문제를 해소할 수 있다. 즉, 컬러필터층을 컬러필터 기판의 한면에 따로 분리하여 형성하면, 상기 컬러필터층에 의해 액정이 오염되는 것을 방지할 수 있고 또한 컬러필터층의 두께가 다소 불균일하게 형성되더라도 컬러필터 기판과 박막트랜지스터간 일정한 간격을 유지할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, the color filter substrate and the liquid crystal display device using the same can solve various problems when various components are concentrated on one name of the color filter substrate by simultaneously using both surfaces of the color filter substrate. Can be. In other words, if the color filter layer is formed separately on one side of the color filter substrate, it is possible to prevent the liquid crystal from being contaminated by the color filter layer, and even if the thickness of the color filter layer is somewhat non-uniform, the color filter substrate and the thin film transistor are uniform. You can maintain the interval.
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