KR20060133766A - Black matrix and method for forming the black matrix of a substrate in a lcd, and a substrate and method for forming the substrate in the lcd - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 전형적인 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도;1 is a schematic cross-sectional view of a typical liquid crystal display device;
도 2는 도 1의 액정표시장치의 컬러필터 기판에 대한 단면도;FIG. 2 is a cross-sectional view of a color filter substrate of the liquid crystal display of FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 도면;3 is a schematic view of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 컬러필터 기판을 개략적으로 보여주는 도면;4 is a schematic view of a color filter substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 기판을 형성하는 방법을 보여주는 도면이다.5 to 9 illustrate a method of forming a substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21: 제1 기판 25: 제2 기판21: first substrate 25: second substrate
211, 251: 투명 기판 213: 공통전극211 and 251: transparent substrate 213: common electrode
22, 216: 오목부 23: 스페이서22, 216: recess 23: spacer
27: 액정층 215: 블랙 매트릭스27: liquid crystal layer 215: black matrix
217: 컬러필터 어레이 253: 화소 전극217: color filter array 253: pixel electrode
219: 완충막 29: 노광 마스크219: buffer film 29: exposure mask
293: 차광 패턴 297: 슬릿 패턴293: shading pattern 297: slit pattern
본 발명은 액정표시장치에 관련된 것으로서 더욱 상세하게는 액정표시장치의 블랙매트릭스 및 그 형성 방법 그리고 액정표시장치의 기판 및 그 형성 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a black matrix of a liquid crystal display device, a method of forming the same, and a substrate of the liquid crystal display device and a method of forming the same.
최근 노트북 컴퓨터나 핸드폰과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 증가함에 따라 얇고 가벼운 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)에 대한 요구가 증가하고 있다. 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)란 두께가 얇고 평평한 화면을 제공하는 표시장치로서, 대표적으로 컴퓨터 모니터로 널리 쓰이는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display device)나 대형 디지털 티비(TV)로 사용되는 플라즈마 디스플레이(PDP) 또는 휴대전화에 사용되는 유기전계발광 표시장치(OELD) 등이 있다. 평판표시장치 중 특히 액정표시장치는, 동일한 화면 크기를 갖는 다른 표시장치에 비하여 가볍고 부피가 작으며 작은 전력으로 동작하기때문에 최근 널리 보급되고 있다. Recently, as the demand for portable electronic products such as notebook computers and mobile phones increases, the demand for thin and light flat panel displays (FPDs) increases. 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 (TV) that is widely used as a computer monitor. Such as a plasma display (PDP) or an organic light emitting display (OELD) used in a mobile phone. Among flat panel displays, in particular, liquid crystal displays have been widely used in recent years because they are lighter, smaller in volume, and operate with smaller power than other display devices having the same screen size.
액정표시장치는, 인가 전압에 따라 액체와 결정의 중간 상태 물질인 액정(liquid crystal)의 광투과도가 변화하는 특성을 이용하여, 입력되는 전기 신 호를 시각 정보로 변화시켜 영상을 전달한다. 즉, 통상의 액정표시장치는 투명전극이 구비된 두 개의 기판과 이들 두 기판 사이에 주입되는 액정으로 구성된다. 두 개의 기판에 각각 상이한 전압을 인가하여 액정에 전계를 가하게 되고 이때 액정 분자들의 배열이 변경되면서 광투과도가 변하게 된다.The liquid crystal display transmits 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. That is, a conventional liquid crystal display device is composed of two substrates provided with transparent electrodes and liquid crystal injected between the two substrates. Different voltages are applied to the two substrates to apply an electric field to the liquid crystal, and at this time, the light transmittance is changed as the arrangement of the liquid crystal molecules is changed.
도 1은 전형적인 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전형적인 액정표시장치는, 상하부로 합착 되는 컬러필터 기판(1)과 트랜지스터 어레이 기판(2) 및 이들 기판들(1, 2) 사이에 주입되는 액정에 의한 액정층(3)으로 구성된다. 컬러필터 기판(1)과 트랜지스터 어레이 기판(2)에는 각각 공통전극(4)과 화소전극(5)이 구비된다. 공통전극(4)에는 참조 전압이 인가되고 화소전극(5)에는 데이터 전압이 인가된다. 공통전극(4)과 화소전극(5)에 참조 전압 및 데이터 전압이 각각 인가되면, 액정 분자의 배열이 변경되고 그에 따라 액정 분자에 대한 빛의 광투과도가 변경된다. 따라서, 화소전극(5)에 입력되는 전기 신호가 시각 정보로 변경되고 이에 따라 영상이 전달된다.1 is a schematic cross-sectional view of a typical liquid crystal display. Referring to FIG. 1, a typical liquid crystal display device includes a
컬러필터 기판(1) 및 트랜지스터 어레이 기판(2) 사이의 간격을 통상 셀 간격(cell gap)이라 한다. 셀 간격은 대비비, 시야각, 휘도 균일성등 액정표시장치의 전반적인 동작 특성에 영향을 미치며 이를 일정하게 유지해야 한다. 따라서 셀 간격을 일정하게 유지할 수 있도록, 컬러필터 기판(1) 및 트랜지스터 어레이 기판(2) 사이에는 스페이서(6)가 형성된다.The gap between the
도 2는 도 1의 액정표시장치의 컬러필터 기판(2)의 일부 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판(2)은 투명 기판(11); 투명기판(11) 상에 형성된 블랙매트릭스(12) 및 컬러필터(13); 블랙매트릭스(12)와 컬러필터(13) 위에 형성된 평탄화막(14); 평탄화막(14) 위에 형성된 투명전극(15)으로 구성되어 있다. 스페이서(5)는 칼럼(column) 스페이서로서, 액정표시패널의 개구율(aperture ratio)에 영향을 미치지 않는 화상비 표시 영역 내에 형성되며 블랙매트릭스(12)의 상부에 형성된다. 이와 같은 전형적인 컬러필터 기판의 일반적인 제조 공정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(11) 위에 불필요한 빛을 차단하기 위한 수지(resin) 또는 금속 물질로 이루어진 블랙매트릭스(12)를 형성한 후 상기 블랙매트릭스 사이의 화상표시 영역에 컬러필터(13)를 형성한다. 그리고 컬러필터(13)를 포함한 기판(11) 상부에는 안료 이온 용출을 막기 위한 평탄화막(14)을 형성하고 투명전극(15)을 형성하게 된다. 이때, 셀 간격 유지를 위한 스페이서(5)를 감광성 레지스트(resist)를 이용하여 노광, 현상, 베이크(bake) 공정을 거쳐 상기 화상비표시 영역인 블랙매트릭스(12) 상부에 형성한다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the
잘 알려진 바와 같이 응력(σ)은 접촉면의 넓이(A)에 반비례하고 압력(P)에 비례한다. 따라서 스페이서가 받는 응력을 최소화하기 위해서는 스페이서와 여기에 결합하는 컬러필터 기판의 상부표면 사이의 접촉면적을 증가시키는 것이 요구된다. 또한, 스페이서와 컬러필터 기판 사이의 결합력을 증가 시기키 위해서도 역시 스페이서와 여기에 결합하는 컬러필터 기판의 상부표면 사이의 접촉면적을 증가시키는 것이 요구된다. 스페이서와 컬러필터 기판 사이의 접촉면적이 작으면 작을수록 스페이서가 컬러필터 기판으로부터 떨어져 나갈 가능성은 커지며 스페이서가 받는 응 력은 증가하게 된다. 스페이서의 이탈 및 스페이서가 받는 응력의 증가는 셀 간격을 일정하게 유지하는 것을 어렵게 한다. As is well known, the stress σ is inversely proportional to the area A of the contact surface and proportional to the pressure P. Therefore, in order to minimize the stress applied to the spacer, it is required to increase the contact area between the spacer and the upper surface of the color filter substrate bonded thereto. In addition, in order to increase the bonding force between the spacer and the color filter substrate, it is also required to increase the contact area between the spacer and the upper surface of the color filter substrate bonded thereto. The smaller the contact area between the spacer and the color filter substrate, the greater the likelihood that the spacer will fall away from the color filter substrate and the stress the spacer receives. Deviation of the spacers and an increase in the stresses the spacers make it difficult to keep the cell gap constant.
그런데 도 2의 전형적인 컬러필터 기판(2)의 블랙매트릭스(12)는 평탄한 상부표면을 구비하여 그에 따라 스페이서(5)가 결합하는 컬러필터 기판(2)의 상부표면 역시 평탄하게 된다. 이로 인해 스페이서(5) 및 컬러필터 기판(2) 사이의 접촉면은 평탄하게 되고, 따라서 전형적인 컬러필터 기판(2) 및 그 블랙매트릭스(12) 구조에 따르면 스페이서(5) 및 컬러필터 기판(2) 사이의 접촉면적이 제한될 수밖에 없다. However, the
본 발명은 적어도 상술한 바와 같은 상황을 고려하여 안출되었으며, 블랙매트릭스 및 그 형성 방법 그리고 이를 이용한 액정표시 장치의 기판 및 그 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised in consideration of at least the above-described situation, and an object thereof is to provide a black matrix, a method of forming the same, a substrate of the liquid crystal display device using the same, and a method of forming the same.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들은 액정표시장치용 기판의 블랙매트릭스 형성 방법을 제공한다. 상기 블랙매트릭스 형성 방법은: 기판 상에 블랙매트릭스용 불투명막 및 감광막을 형성하고; 서로 다른 노광 강도를 갖는 차광부, 노광부 그리고 부분 노광부를 갖는 노광 마스크를 사용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막 패턴을 형성하고; 그리고, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크를 사용하여 상기 불투명막을 식각하는 것을 포함한다.Exemplary embodiments of the present invention for achieving the object of the present invention provides a method of forming a black matrix of a substrate for a liquid crystal display device. The black matrix forming method comprises: forming an opaque film and a photosensitive film for black matrix on a substrate; Exposing and developing the photosensitive film using an exposure mask having a light shielding portion, an exposure portion and a partial exposure portion having different exposure intensities to form a photosensitive film pattern; The etching of the opaque film may be performed by using the photoresist pattern as an etching mask.
상기 방법에서, 상기 차광부, 노광부, 그리고 부분 노광부의 노광 강도가 서 로 다르기 때문에 상기 블랙 매트릭스는 오목부를 구비한다. 예를 들면, 노광 강도는 상기 차광부, 노광부 그리고 부분 노광부 순이다. 이 때, 상기 부분 노광부에 대응하는 위치에 상기 블랙매트릭스는 상기 오목부를 구비한다.In the method, the black matrix has recesses because the exposure intensities of the light blocking portion, the exposure portion, and the partial exposure portion are different from each other. For example, the exposure intensity is in the order of the light blocking portion, the exposure portion and the partial exposure portion. At this time, the black matrix has the concave portion at a position corresponding to the partial exposure portion.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들은 액정표시장치용 기판 형성 방법을 제공한다. 상기 형성 방법은: 기판 상에 오목부를 갖는 블랙매트릭스를 형성하고; 그리고, 상기 오목부에 대응하는 위치에 스페이서를 형성하는 것을 포함한다.Exemplary embodiments of the present invention for achieving the object of the present invention provides a method for forming a substrate for a liquid crystal display device. The forming method includes: forming a black matrix having recesses on a substrate; And forming a spacer at a position corresponding to the recess.
상기 오목부는 다양한 형상을 나타낼 수 있으며, 예를 들면 반구형일 수 있다.The concave portion may exhibit various shapes, for example, may be hemispherical.
상기 액정표시장치용 기판 형성 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 오목부를 갖는 블랙매트릭스를 형성하는 것은: 상기 기판 상에 불투명막 및 감광막을 형성하고; 차광부, 상기 차광부에 의해 구분된 노광부, 그리고 상기 노광부내의 부분 노광부를 갖는 노광 마스크를 사용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막 패턴을 형성하고; 그리고, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크를 사용하여 상기 불투명막을 식각하는 것을 포함한다.In one embodiment of the method of forming a substrate for a liquid crystal display device, forming the black matrix having the concave portion comprises: forming an opaque film and a photosensitive film on the substrate; Exposing and developing the photosensitive film using an exposure mask having a light shielding portion, an exposure portion separated by the light shielding portion, and a partial exposure portion in the exposure portion to form a photosensitive film pattern; The etching of the opaque film may be performed by using the photoresist pattern as an etching mask.
상기 액정표시장치용 기판의 형성 방법의 일 실시예에 있어서 상기 스페이서를 형성하기 전에 컬러필터 및 투명전극을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.In example embodiments, the method may further include forming a color filter and a transparent electrode before forming the spacer.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들은 액정표시장치용 기판을 제공한다. 상기 액정표시장치용 기판은: 기판 상에 놓이며, 상기 기판과 접하는 제1면 및 상기 기판과 접하지 않는 제2면을 가지며, 상기 제2면 이 상기 제1면보다 면적이 넓은 블랙매트릭스; 블랙매트릭스 상에 놓인 투명전극; 그리고, 상기 블랙매트릭스에 대응하도록 상기 투명전극 상에 놓인 스페이서를 포함한다.Exemplary embodiments of the present invention for achieving the object of the present invention provides a substrate for a liquid crystal display device. The substrate for a liquid crystal display device comprises: a black matrix on the substrate, the first surface in contact with the substrate and the second surface not in contact with the substrate, the second surface having a larger area than the first surface; A transparent electrode placed on the black matrix; And a spacer disposed on the transparent electrode so as to correspond to the black matrix.
상기 액정표시장치용 기판의 일 실시예에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 제2면에 오목부를 가지며 상기 스페이서는 상기 오목부에 대응하여 놓인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the substrate for the liquid crystal display device, the black matrix has a recessed portion on the second surface, and the spacer is disposed corresponding to the recessed portion.
상기 액정표시장치용 기판의 일 실시예에 있어서, 상기 투명전극 및 상기 블랙매트릭스 사이에 위치하는 완충막을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the substrate for a liquid crystal display device, the liquid crystal display may further include a buffer layer disposed between the transparent electrode and the black matrix.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들은 액정표시장치용 기판을 제공한다. 이 액정표시장치용 기판은: 기판 상에 일정 간격으로 형성되고 오목부를 갖는 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스 사이의 기판을 덮으며 상기 블랙매트릭스의 일부를 덮는 컬러필터 어레이; 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 어레이 상에 놓인 투명전극; 그리고, 상기 블랙매트릭스의 오목부에 대응하도록 상기 투명전극 상에 놓인 스페이서를 포함한다.Exemplary embodiments of the present invention for achieving the object of the present invention provides a substrate for a liquid crystal display device. The liquid crystal display substrate includes: a black matrix formed on the substrate at regular intervals and having recesses; A color filter array covering a substrate between the black matrices and covering a portion of the black matrix; A transparent electrode disposed on the black matrix and the color filter array; And a spacer disposed on the transparent electrode so as to correspond to the recess of the black matrix.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들은 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다. 상기 액정표시장치의 제조 방법은: 표면에 오목부를 갖는 제1 기판을 제공하고; 제2 기판을 제공하고; 상기 오목부에 스페이서를 형성하고; 상기 스페이서를 개재하여 상기 제1 기판 및 제2 기판을 합착하고; 그리고, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 액정을 주입하는 것을 포함한다. Exemplary embodiments of the present invention for achieving the object of the present invention provides a method of manufacturing a liquid crystal display device. A method of manufacturing the liquid crystal display device includes: providing a first substrate having a recessed portion on a surface thereof; Providing a second substrate; Forming a spacer in the recess; Bonding the first substrate and the second substrate through the spacers; And injecting a liquid crystal between the first substrate and the second substrate.
상기 액정표시장치의 제조 방법에서, 상기 제1 기판을 제공하는 것은: 투명 기판 상에 상기 제1 기판의 오목부에 대응하는 오목부를 갖는 블랙매트릭스를 형성하고; 그리고, 상기 블랙매트릭스 및 상기 투명 기판 상에 투명전극을 형성하는 것을 포함한다.In the method of manufacturing the liquid crystal display device, providing the first substrate comprises: forming a black matrix having a recess corresponding to a recess of the first substrate on a transparent substrate; And forming a transparent electrode on the black matrix and the transparent substrate.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 여러 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following various embodiments related to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Like numbers refer to like elements throughout.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Like numbers refer to like elements throughout.
또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막, 기판 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막, 기판이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 또한, 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역, 막, 기판을 다른 영역, 막, 기판과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various regions, films, substrates, and the like, but these regions, films, and substrates are defined by these terms. It should not be. In addition, these terms are only used to distinguish any given region, film, or substrate from other regions, film, or substrate.
본 발명은 액정표시장치에 관련된 것으로서 본 발명이 제공하는 여러 가지 우수한 특성이 있겠지만, 특히 스페이서와 컬러필터 기판 사이의 우수한 접착특성 및 스페이서가 받는 응력을 현저히 낮출 수 있는 컬러필터 기판 및 그 형성 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예는 특히, 전형적으로 평탄한 상부표면을 갖는 종래의 블랙매트릭스와 달리, 오목부를 갖는 블랙매트릭스 구조를 채택함으로써 컬러필터 기판의 상부표면이 오목부를 가지도록 한다. 바꾸어 말하면, 블랙매트릭스의 오목부가 스페이서와 결합하는 컬러필터 기판의 상부표면에 전사된다. 오목부는 예를 들면 반구형 등의 형태를 나타낼 수 있으며, 오목부의 형태가 여기에 한정되는 것은 아니다. 오목부는 평탄면에 비해서 상대적으로 면적이 더 커지도록 함몰된 임의의 형태를 가리킬 수 있다.The present invention relates to a liquid crystal display device, but may have various excellent characteristics provided by the present invention, but in particular, a color filter substrate and a method of forming the same, which can significantly lower the stress between the spacer and the color filter substrate and the stress applied to the spacer. To provide. One embodiment of the present invention in particular allows the upper surface of the color filter substrate to have recesses by adopting a black matrix structure with recesses, unlike conventional black matrices which typically have a flat upper surface. In other words, the concave portion of the black matrix is transferred to the upper surface of the color filter substrate engaging with the spacer. The concave portion can exhibit, for example, a hemispherical shape or the like, and the concave portion is not limited thereto. The recess may refer to any shape recessed to have a larger area relative to the flat surface.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 제1 기판(21) 및 제2 기판(25), 이들 두 기판(21, 25) 사이에 주입된 액정에 의한 액정층(27), 그리고 두 기판(21, 25) 사이의 간격(gap)을 일정하기 유지하기 위한 스페이서(23)를 포함한다. 본 발명에 따르면 액정표시장치의 두 기판들 중 적어도 어느 하나의 기판, 예컨대, 제1 기판(21)의 상부표면이 오목부(24)를 구비한다. 오목부(24)는 다양한 형태를 나타낼 수 있으며 예를 들면 반구형일 수 있다. 제1 기판(21)은 예컨대, 공통전극이 형성되는 기판일 수 있고 제2 기판(25)은 화소전극이 형성되는 기판일 수 있다. 제1 기판(21)이 오목부(22)를 구비하고 있으며 상기 오목부(24)에 스페이서(23)가 결합한다. 따라서, 본 발명에 따르면 스페이서(23)와 기판(21) 사이의 접촉면은 반구형으로 바뀌어 스페이서(23)가 받는 응력이 감소하고 또한, 스페이서(23) 및 제1 기판(21) 사이의 결합력이 증대되는 우수한 효과를 나타낸다.3 is a schematic view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display device includes a
제1 기판(21)은 투명기판(211)과 공통전극으로 사용되는 투명전극(213)을 구비한다. 그리고 제2 기판(25)은 투명기판(251)과 화소전극(253)을 구비한다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 기판(21)의 오목부(24)는 블랙매트릭스에 기인한다. 이점에 대해서는 도 4를 참조하여 설명을 하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기판(21)을 개략적으로 도시한다. According to an embodiment of the present invention, the recess 24 of the
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기판(21)은 기판(211) 상에 일정 간격으로 형성되고 오목부(216)를 갖는 블랙매트릭스(215)와, 블랙매트릭스(215) 사이의 기판을 덮으며 블랙매트릭스의 일부를 덮는 컬러필터 어레이(217)와, 블랙매트릭스(215) 및 컬러필터 어레이(217) 상에 놓인 투명전극(213)과, 블랙매트릭스(215)의 오목부(216)에 대응하도록 투명전극(213) 상에 놓인 스페이서(23)를 포함한다. 통상적으로 컬러필터 어레이(217)가 형성되는 기판을 컬러필터 기판이라고 부른다. 따라서 이후에서 설명될 실시예에서 특별한 언급이 없으면, 언급되는 컬러필터 기판은 컬러필터 어레이가 형성되는 기판을 가리킨다.Referring to FIG. 4, the
블랙매트릭스(215)는 수지(resin) 등으로 형성되며, 예컨대 그 중심부에, 오목부(216)를 구비한다. 블랙매트릭스(215)의 오목부(216)는 투명전극(213)에 전사되고 투명전극(213)의 오목부(22)에 스페이서(23)가 결합한다.The
투명전극(213)은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO) 등의 투명도전막으로 형성되고, 그 아래에는 완충막(219)이 더 놓일 수 있다. 완충막(219)은 폴리이미드 같은 물질로 이루어진다.The
컬러필터 어레이(217)는, 컬러를 구현하기 위한 것으로 빛의 삼원색인 적색 층/녹색층/청색층(또는 황색(Y), 진홍색(M), 시안(C)의 삼원색)의 컬러층(217R, 217G, 217B)이 각 화소 영역별로 교대로 배치되어 있다.The
컬러필터 어레이(217)는 도 4에 도시된 것처럼, 액정을 중심으로 상하부에서 합착되는 두 개의 기판 중 주로 상부측 기판(컬러필터 어레이 기판)(21)에 형성된다. 하지만, 두 개의 기판 간의 결합 오차(Mis Assembly)에 의해 컬러필터 어레이(217)가 화소 영역과 불일치하게 배치될 수도 있으며, 이를 방지하고자 컬러필터 어레이가 트랜지스터 어레이 기판 (도 3의 참조번호 25) 상에 형성될 수도 있다. 기판(21) 상에서의 컬러필터 어레이의 존부는 블랙매트릭스(215)의 오목부(216) 및 그에 따른 기판(21)의 오목부(22) 형성에 영향을 주지 않는다.As shown in FIG. 4, the
이제 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 방법에 대해서 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명을 하기로 한다. 단지 실시예시적인 측면에서 오목부의 형상이 반구형을 갖는 블랙매트릭스에 대해서 설명을 한다.A method of forming the color filter array substrate illustrated in FIG. 4 according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 5 to 9. Only the black matrix having a hemispherical shape in the concave portion will be described in an exemplary embodiment.
먼저, 도 5 내지 도 7은 블랙매트릭스를 형성하는 방법에 대해서 설명을 하기로 한다. 도 5를 참조하면, 기판(211) 상에 블랙매트릭스를 형성하기 위한 불투명막(215A)을 형성한다. 기판(211)은 투명성 절연성 재질로 구성된다. 블랙매트릭스용 불투명막(215A)은 예컨대, 크롬과 그 산화물 같은 금속과 금속 산화물 또는 유기 재질로 형성될 수 있다. 블랙매트릭스용 불투명막(215A) 상에 감광성막으로서 예컨대 포토레지스트막(216A)이 형성된다.First, FIGS. 5 to 7 will be described with reference to a method of forming a black matrix. Referring to FIG. 5, an
노광 마스크(29)를 사용하여 블랙매트릭스용 불투명막(215A) 및 감광성막 (218A)이 형성된 기판(211)에 대해서 노광 공정 및 현상 공정을 진행하여 도 6에 도시된 것 같이 오목부(218r)를 갖는 감광성막 패턴(218)을 형성한다.An exposure process and a development process are performed on the
노광 마스크(211)는 석영 등의 투명 기판(291) 상에 크롬 같이 빛의 투과를 차단하는 물질로 이루어진 차광 패턴(293) 및 슬릿 패턴(297)을 구비한다. 차광 패턴(293)으로는 광이 투과하지 못하며 차광 영역을 형성한다. 차광 패턴(293) 사이에 광이 투과하는 노광 영역(295)이 형성된다. 슬릿 패턴(297)은 광투과 영역(295) 내에 형성되며 부분 노광 영역을 형성한다.The
차광 패턴(293), 슬릿 패턴(297) 및 광투과 영역(295)으로 광이 투과하는 정도는 차이가 발생하는 데, 투과 강도는 광투과 영역(295), 슬릿 패턴(297) 및 차광 패턴(293) 순이다. 슬릿 패턴(297)을 대신해서 차광 패턴(293)보다 광투과도가 높은 물질로서 부분 노광 영역에 단일의 패턴을 적용하는 하프-톤(half-tone) 노광을 사용할 수 있다.The degree of light transmission through the
광투과 영역(295)에 대응되는 감광성막(218A) 부분은 높은 농도의 빛에 노광되어 현상 후 제거되지 않고 잔존한다. 하지만, 차광 패턴(293)인 차광 영역에 대응되는 감광성막(218A) 부분은 노광되지 않기 때문에 현상 후 제거된다. 한편, 슬릿 패턴(297)인 부분 노광 영역에 대응되는 감광성막(218A) 부분은 노광 영역(295)보다는 낮은 농도의 빛에 노광되어 일정 두께 잔존한다. 그 결과 감광성 패턴(218)은 슬릿 패턴(297)에 대응하는 부분에 오목부(218r)를 가지게 된다.The portion of the
여기서 설명한 감광성막은 빛을 받지 않는 부분이 제거되는 네거티브형 감광성막을 일 예로 설명을 하였다. 하지만, 빛을 받은 부분이 제거되는 포지티브형 감 광성막이 사용될 수 있으며, 이 경우, 노광 마스크는 차광 영역 내에 슬릿 패턴을 구비하며, 차광 영역 밖에 노광 영역이 형성될 것이다.The photosensitive film described herein is described as an example of a negative photosensitive film in which a portion not receiving light is removed. However, a positive photosensitive film may be used in which the lighted portion is removed. In this case, the exposure mask may have a slit pattern in the light blocking area, and the exposure area may be formed outside the light blocking area.
도 7을 참조하여 감광성 패턴(218)을 식각 마스크로 사용하여 블랙매트릭스용 불투명막(215A)을 식각하여 오목부(216)를 갖는 블랙매트릭스(215)를 형성한다. 본 실시예에 따르면 한 번의 사진공정으로서 오목부(216)를 갖는 블랙매트릭스(215)가 형성된다.Referring to FIG. 7, the
도 8을 참조하여, 컬러필터 어레이(217)를 잘 알려진 방법으로 형성한다. 컬러필터 어레이(217)는 화소 전극에 대응되는 위치에 형성되어 컬러를 구현하게 된다. 완충막(219) 및 투명한 재질의 공통전극(213)을 컬러필터 어레이(217) 및 블랙매트릭스(215) 상에 형성한다. 블랙매트릭스(215)의 오목부(216)는 투명전극(213)으로 전사되어 투명전극(213) 역시 오목부(22)를 구비하게 된다.Referring to FIG. 8, the
도 9를 참조하여 투명전극(213)의 오목부(22) 내에 스페이서(23)를 형성한다. 스페이서(23)는 예컨대 강도가 큰 유기물질을 코팅, 노광, 현상, 식각하는 사진식각 공정을 적용하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9, a
화소전극이 형성되는 기판을 제작한 후 위에서 설명을 한 블랙매트릭스가 형성된 기판과 합착한 후 액정을 주입하고 밀봉을 하여 액정표시장치를 완성한다.After fabricating the substrate on which the pixel electrode is formed, the substrate is bonded to the above-described black matrix formed substrate, and then the liquid crystal is injected and sealed to complete the liquid crystal display device.
전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는 데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제 한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above-described embodiments are intended to illustrate the best state in carrying out the present invention, the use of other inventions such as the present invention in other state known in the art, and the specific fields of application and uses of the invention. Various changes are possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed as including other embodiments.
본 발명에 따르면, 블랙매트릭스가 오목부를 구비하고 있어, 스페이서 및 기판 사이의 접촉면적이 증대되어 스페이서가 받는 응력이 감소하고 기판으로부터 스페이서가 이탈될 가능성이 낮아진다. 따라서 액정표시 장치에서 셀 간격을 일정하게 유지할 수 있어 신뢰성 있는 액정표지 장치를 형성할 수 있다.According to the present invention, the black matrix has recesses, so that the contact area between the spacer and the substrate is increased, so that the stress applied to the spacer is reduced and the possibility of the spacer being released from the substrate is lowered. Therefore, the cell gap can be kept constant in the liquid crystal display device, thereby forming a reliable liquid crystal display device.
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KR1020050053596A KR20060133766A (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | Black matrix and method for forming the black matrix of a substrate in a lcd, and a substrate and method for forming the substrate in the lcd |
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KR20190063190A (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | Display device |
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