KR20070069461A - 액정표시소자 - Google Patents

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KR20070069461A
KR20070069461A KR1020050131657A KR20050131657A KR20070069461A KR 20070069461 A KR20070069461 A KR 20070069461A KR 1020050131657 A KR1020050131657 A KR 1020050131657A KR 20050131657 A KR20050131657 A KR 20050131657A KR 20070069461 A KR20070069461 A KR 20070069461A
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백명기
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 서로 대향된 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 소정 패턴으로 형성된 블랙매트릭스층; 상기 블랙매트릭스층 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 보호막; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어지고, 상기 보호막 상에 상기 제1기판의 가장자리를 따라 서브블랙매트릭스층이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 블랙매트릭스층을 제1기판 상에 형성함으로써 발생할 수 있는 액정 패널의 외곽 패드부와 구동부 영역으로의 빛샘 현상을 서브블랙매트릭스층의 형성을 통해 해결할 수 있다.
블랙매트릭스층, 서브블랙매트릭스층

Description

액정표시소자{Liquid Crystal Display Device}
도 1a 내지 도1b는 종래 기술에 따른 액정표시소자의 제1기판을 개략적으로 도시한 평면도 및 A-A'라인의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 패널의 구조를 개략적으로 도시한 평면도 및 B-B'라인의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 패널의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자 패널의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 인쇄노즐을 이용하여 본 발명에 따른 서브블랙매트릭스층을 형성하는 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 인쇄롤을 이용하여 본 발명에 따른 서브블랙매트릭스층을 형성하는 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 포토리소그래피 공정을 이용하여 본 발명에 따른 서브블랙매트릭스층을 형성하는 공정을 개략적으로 도시한 공정단면도이다.
도 8은 기판 상에 광을 조사하는 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100 : 제1기판 110 : 게이트 배선
120 : 데이터 배선 130 : 게이트 전극
140 : 반도체층 150a : 소스전극
150b : 드레인 전극 160 : 화소전극
180 : 게이트절연막 190 : 버퍼층
200 : 제2기판 260 : 컬러필터층
400 : 블랙매트릭스층 450 : 서브블랙매트릭스층
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 외곽 패드부 및 회로부 영역으로의 빛샘을 방지하기 위한 액정표시소자의 구조에 관한 것이다.
표시화면의 두께가 수 센티미터(cm)에 불과한 초박형의 평판표시소자(Flat Panel Display), 그 중에서도 액정표시소자는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
상기 액정표시소자는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제1, 제2기판과, 상기 제1, 제2기판 사이에 주입된 액정층을 포함하여 구성된다.
상기 제1기판 상에는 일정간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배선과, 상기 각 게이트 배선과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 배선과, 상기 각 게이트 배선과 데이터 배선이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 형성되어 있다.
그리고 상기 제2기판 상에는 상기 화소영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층과, 컬러색상을 표현하기 위한 컬러필터층과 화상을 구현하기 위한 공통전극이 형성되어 있다.
다만, 제2기판 상에 블랙매트릭스층을 형성할 경우, 제1기판 및 제2기판의 합착시 필요로 하는 합착 마진으로 인해 개구부의 면적이 좁아져, 휘도가 감소하기 때문에 화질 특성이 떨어지는 현상이 발생하게 된다.
이에 블랙매트릭스층이 제2기판이 아닌 제1기판 상에 형성된 액정표시소자가 개발되었다.
도 1a 는 종래 기술에 따른 블랙매트릭스층이 제1기판 상에 형성된 액정표시소자의 제1기판을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'라인의 단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 제1기판(10) 상에 화소영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일 방향으로 복수개의 게이트 배선(11)이 배열되고, 상기 게이트 배선(11)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 배선(12)이 배열된다.
그리고 상기 게이트 배선(11)과 데이터 배선(12)이 교차되어 정의된 각 화소영역에는 매트릭스 형태로 형성되는 화소전극(16)과, 상기 게이트 배선(11)의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선(12)의 신호를 상기 각 화소전극(16)에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 형성된다.
이 때, 상기 박막트랜지스터는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(11)으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(13)과, 게이트 전극(13) 하부에 형성된 게이트 절연막(18)과, 상기 게이트 절연막(18) 하부에 형성되는 반도체층(14)과, 상기 반도체층(14) 하부에 형성되는 버퍼층(19)을 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 버퍼층(19)하부에는 상기 게이트 배선(11), 데이터 배선(12) 및 박막트랜지스터에 대응하는 영역에 블랙매트릭스층(40)이 형성되어 있다.
또한, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 전극(13) 상부에 형성된 층간절연막(21)과, 상기 층간절연막(22) 상부의 상기 데이터 배선(12)으로부터 돌출되어 형성되는 소스 전극(15a)과, 상기 소스 전극(15a)에 대향되도록 형성된 드레인 전극(15b)과, 상기 소스 전극(15a), 드레인 전극(15b) 및 층간절연막(21) 상에 형성된 보호막(22)을 포함하여 구성된다.
상기 소스 전극(15a)은 제1콘택홀(도 1a의 30)을 통해 상기 반도체층(14)과 연결되어 있고, 상기 드레인 전극(15b)은 제2콘택홀(도 1a의 33)을 통해 상기 반도체층(14)과 연결되어있다.
또한, 상기 화소전극은 제3콘택홀(도 1a의 36)을 통해 상기 드레인 전극 (15b)과 전기적으로 연결된다.
이와 같이, 블랙매트릭스층을 제1기판 상에 형성하는 경우 합착 마진이 요구되지 아니하므로, 제2기판 상에 블랙매트릭스층을 형성하는 경우보다 약 10% 정도의 개구부 증가를 얻을 수 있다.
다만, 블랙매트릭스층이 제1기판에 형성되는 경우, 제2기판에 블랙매트릭스층이 없기 때문에, 액정 패널의 외곽 패드부와 구동부 영역으로 빛이 들어와서 화질에 영향을 준다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로,
본 발명의 목적은, 개구부를 증가시키기 위해 블랙매트릭스층을 제2기판이 아닌 제1기판에 형성하는 경우에도, 액정 패널의 외곽 패드부나 구동부 영역으로 빛이 들어가는 것을 막아, 고화질의 화면을 제공할 수 있는 구조의 액정표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 서로 대향된 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 상에 소정 패턴으로 형성된 블랙매트릭스층; 상기 블랙매트릭스층 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터 상에 형성된 보호막; 및 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어지고, 상기 보호막 상에 상기 제1기판의 가장자리를 따라 서브블랙매트릭스층이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 제공한다.
상기 제1기판 상에 형성된 상기 블랙매트릭스층 상에 버퍼층이 추가로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층은 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극 등의 형성에 있어 블랙매트릭스층이 손상되지 않도록 하기 위해서 형성하는 것이므로, 블랙매트릭스층을 구성하는 물질이 열에 강한 특성을 가지고 있다면, 버퍼층을 형성하지 않아도 된다.
이 때, 상기 서브블랙매트릭스층은 상기 제1기판의 배면에 그 가장자리를 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 서브블랙매트릭스층은 상기 제2기판 상에 그 가장자리를 따라 형성될 수 있다.
상기 블랙매트릭스층은 각 픽셀부에 있어 화소전극 이외의 부분에 빛이 통과하지 못하도록 하는 기능을 하는 것에 비해, 상기 서브블랙매트릭스층은 각 픽셀부가 모여서 형성된 액정패널 밖으로 빛이 새어나감을 방지하기 위한 것이므로, 상기 액정패널의 가장자리를 따라서 형성하는 것이다.
이 때, 상기 서브블랙매트릭스층은 인쇄노즐을 이용하여 서브블랙매트릭스층 구성물질을 도포하는 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 서브블랙매트릭스층은 인쇄롤을 이용하여 서브블랙매트릭스층 구성물질을 도포하는 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 서브블랙매트릭스층은 포토리소그래피공정에 따라 서브블랙매트 릭스층 구성물질을 도포하는 방법으로 형성할 수 있다.
다만, 본 발명에 의한 서브블랙매트릭스층은, 원하는 영역을 가려줄 수 있는 역할만 하면 되므로, 그다지 높은 해상도의 패턴 형성이 요구되지 않아, 종래의 포토리소그래피공정에 사용되는 고해상도의 포토장비가 아닌 저해상도의 노광장비만으로도 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 액정표시소자 패널의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2a에서 알 수 있듯이, 제1기판(100) 상에 일정간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배선(110)과, 상기 각 게이트 배선(110)과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 배선(120)과, 상기 각 게이트 배선(110)과 데이터 배선(120)이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극(160)과, 상기 게이트 배선(110)의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선(120)의 신호를 상기 각 화소전극(160)에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
상기 게이트 배선(110)은 게이트 링크배선(130)을 통하여 게이트 구동부(500)와 연결되고, 상기 데이터 배선(120)은 데이터 링크배선(135)을 통하여 데이터 구동부(550)와 연결된다.
이 때, 서브블랙매트릭스층(450)은 상기 화소영역과 구동부 사이에 형성된 다.
상기 서브블랙매트릭스층(450)이 형성되지 않으면, 상기 화소전극(160)을 통해 나온 빛이 상기 게이트 구동부(500)와 데이터 구동부(550)로 들어가게 되어, 화질에 영향을 미친다.
도 2b는 도 2의 B-B'라인의 단면도이다.
도 2b에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1기판(100) 상의 게이트 배선(110), 데이터 배선(120) 및 박막트랜지스터에 대응하는 부분에 블랙매트릭스층(400)이 형성되고, 상기 블랙매트릭스층(400) 상에 버퍼층(190)이 형성된다.
상기 버퍼층(190)은 후공정으로 이루어질 반도체층(140), 게이트 절연막(180), 게이트 전극(130) 등의 형성에 있어, 블랙매트릭스층(400)이 손상되지 않도록 하기 위해서 실리콘산화물로 형성한다.
상기 버퍼층(190) 상부에는 반도체층이 형성되고, 상기 반도체층(140) 상부에는 게이트 절연막(180)과 상기 게이트 배선(110)으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(130)이 형성된다.
또한, 상기 게이트 전극(130) 상부에 형성된 층간절연막(210)과, 상기 층간절연막(210) 상부의 상기 데이터 배선(120)으로부터 돌출되어 형성되는 소스 전극(150a)과, 상기 소스 전극(150a)에 대향되도록 형성된 드레인 전극(150b)과, 상기 소스 전극(150a), 드레인 전극(150b) 및 층간절연막(210) 상에 형성된 보호막(220)을 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 서브블랙매트릭스층(450)은 상기 보호막(220) 상에 형성되어, 화소영역으로 들어온 빛이 구동부로 나가는 것을 방지한다.
또한, 상기 서브블랙매트릭스층(450)은, 도 3에서 알 수 있듯이, 상기 제1기판(100)의 배면에 형성될 수도 있다.
상기 서브블랙매트릭스층(450)이 상기 제1기판(200)의 배면에 형성되는 경우에도 액정표시소자의 다른 구조는 동일하게 형성된다.
또한, 상기 서브블랙매트릭스층(450)은, 도 4에서 알 수 있듯이, 상기 제2기판(200) 상에 형성될 수도 있다.
상기 제2기판(200) 상에는 컬러필터층(260)과 공통전극(270)이 형성되어 있다.
이때에도, 액정표시소자의 제1기판의 구조는 상기에서 살펴본 바와 같다.
도 5는 인쇄노즐을 이용하여 상기 액정표시소자의 제1기판 또는 제2기판 상에 서브블랙매트릭스층을 형성하는 방법을 도시한 사시도이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 인쇄노즐(300)을 이용하여 제1기판(100) 또는 제2기판(200) 상에서 서브블랙매트릭스층(450)을 형성하고자 하는 부분에 서브블랙매트릭스층(450)을 구성하는 물질을 도포한다.
도 6은 인쇄롤을 이용하여 상기 액정표시소자의 제1기판 또는 제2기판 상에 서브블랙매트릭스층을 형성하는 방법을 도시한 단면도이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 인쇄롤(350)에 서브블랙매트릭스층(450)을 구성하는 물질을 도포한 후, 이를 제1기판(100) 또는 제2기판(200) 상에 전사한다.
도 7a 내지 도 7d는 포토리소그래피 공정에 따라 상기 액정표시소자의 제1기판 또는 제2기판 상에 서브블랙매트릭스층을 형성하는 공정을 도시한 공정단면도이다.
도 7a에서 알 수 있듯이, 상기 제1기판(100) 또는 제2기판(200) 상에 서브블랙매트릭스층(450)을 구성하는 물질을 도포하고 그 상부에 포토레지스트층(600)을 도포한다.
그 후, 도 7b에서 알 수 있듯이, 상기 포토레지스트층(600)이 도포된 기판(100, 200) 상부에 광을 조사한다.
이 때, 본 발명에 의한 서브블랙매트릭스층(450)은, 원하는 영역을 가려줄 수 있는 역할만 하면 되므로, 그다지 높은 해상도의 패턴 형성이 요구되지 않아, 종래의 포토리소그래피공정에 사용되는 고해상도의 포토장비가 아닌 저해상도의 노광장비로 광을 조사한다.
도 8은 상기 기판 상에 광을 조사하는 공정을 개략적으로 도시한 사시도이다.
상기 기판(100, 200) 상에 광을 조사하는 공정은, 도 8에서 알 수 있듯이, 막대형태의 노광장비(700)를 사용하여 이루어지기 때문에 종래의 포토리소그래피공정과는 다르게 소정 패턴의 마스크가 필요치 않다.
그 후, 도 7c에서 알 수 있듯이, 현상공정을 통해 상기 포토레지스트층(600)중 광이 조사되지 않은 부분(600a)을 제거한다.
그 후, 도 7d에서 알 수 있듯이, 상기 서브블랙매트릭스층(450)을 식각하여 상기 기판의 가장자리에 형성된 서브블랙매트릭스층(450)을 형성할 수 있다.
상기 구성에 의한 본 발명에 따르면,
합착마진을 줄여 고개구율을 가진 고화질의 액정표시소자를 제조하기 위해, 블랙매트릭스층을 제2기판이 아닌 제1기판 상에 형성함으로써, 발생할 수 있는 액정 패널의 외곽 패드부와 구동부 영역으로의 빛샘 현상을, 상기 제1기판 또는 제2기판의 가장자리에 서브블랙매트릭스층을 형성함으로써 해결할 수 있다.
또한, 상기 서브블랙매트릭스층을 형성하는 방법으로 인쇄노즐을 이용하는 방법, 인쇄롤을 이용하는 방법, 마스크를 이용하지 않는 포토리소그래피 공정을 이용함으로써, 종래 마스크를 이용하는 포토리소그래피 공정에 배해 제조비용을 절감할 수 있다.

Claims (7)

  1. 서로 대향된 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 상에 소정 패턴으로 형성된 블랙매트릭스층;
    상기 블랙매트릭스층 상에 서로 종횡으로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터 상에 형성된 보호막; 및
    상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어지고,
    상기 보호막 상에 상기 제1기판의 가장자리를 따라 서브블랙매트릭스층이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스층 상에 버퍼층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브블랙매트릭스층은
    상기 제1기판의 배면에 그 가장자리를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브블랙매트릭스층은
    상기 제2기판 상에 그 가장자리를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    상기 서브블랙매트릭스층은
    인쇄노즐을 이용하여 서브블랙매트릭스층 구성물질을 도포하는 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    상기 서브블랙매트릭스층은
    인쇄롤을 이용하여 서브블랙매트릭스층 구성물질을 도포하는 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제1항 내지 제4항에 있어서,
    상기 서브블랙매트릭스층은
    포토리소그래피공정에 따라 서브블랙매트릭스층 구성물질을 도포하는 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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