KR20070097789A - 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정표시 장치 - Google Patents

액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정표시 장치 Download PDF

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KR20070097789A
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박명일
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Abstract

공정 단위수를 줄여 공정 시간을 단축시키고, 제조 단가를 절감할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치의 제조 방법은, 절연 기판 상에 화소 단위로 구획된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 각각 형성하는 단계와, 각 컬러 필터의 경계면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 컬러 필터의 조성 물질을 변화시켜 차광 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
컬러 필터 표시판, 레이저, 차광 패턴

Description

액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정 표시 장치 {Method of manufacturing liquid crystal display and liquid crystal display manufactured thereby}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 컬러 필터 표시판의 단면도이다.
도 3은 도 2의 차광 패턴 형성을 위한 레이저 빔 발생 장치의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조방법의 공정 단계별 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단계별 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
300: 액정 표시 장치 100: 컬러 필터 표시판
110, 210: 절연 기판 120: 차광 패턴
142: 컬러 필터 142R: 적색 컬러 필터
142G: 녹색 컬러 필터 142B: 청색 컬러 필터
150: 공통 전극 200: 박막 트랜지스터 어레이 표시판
222: 게이트 라인 224: 게이트 전극
232: 데이터 라인 235: 소오스 전극
236: 드레인 전극 240: 화소 전극
400: 레이저 빔 발생장치 410: 레이저 빔 발생부
411: 레이저 빔 발진부 412: 레이저 빔 전송부
413: 셔터 414: 빔 익스펜더
415: 광 감쇄기 420: 레이저 빔 집속부
421: 미러 422: 포커싱 렌즈
430, 430': 레이저 빔 500: 포토 마스크
600: 마스크 700: 잉크젯 헤드
710: 노즐 720, 721, 722: 잉크
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 수를 줄여 공정 시간을 단축시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어 액정 표시 장치가 디스플레이 수단으로 각광받고 있다.
액정 표시 장치는 투명 전극이 형성된 두 표시판 사이에 액정을 주입하고, 액정의 이방성 유전율에 따른 빛의 굴절률 차이를 이용하여 영상을 디스플레이하는 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 다수의 게이트선 및 데이터선, 게이트선과 데이터선의 교차 지점에 형성된 스위칭 소자 및 스위칭 소자에 연결된 화소 전극으로 구성된 박막 트랜지스터 표시판과, 박막 트랜지스터 표시판에 대향하여 결합되며, RGB 컬러 필터 및 공통 전극이 형성된 컬러 필터 표시판과, 두 표시판 사이에 개재된 액정층으로 구성된다.
여기서 컬러 필터 표시판에 형성된 RGB 컬러 필터는 각각의 RGB 감광성 유기물을 표시판 상에 도포하고, 마스크(mask)를 이용하여 선택적으로 식각하는 포토리소그래피(photolithography) 공정이 주로 사용된다.
또한 컬러 필터 표시판에는 각각의 RGB 컬러 필터를 광학적으로 서로 분리하며, 난반사되는 빛을 흡수하는 차광 패턴이 형성되어 있다. 이러한 차광 패턴도 마찬가지로 유기물을 표시판 상에 도포하고, 마스크를 이용하여 선택적으로 식각하는 포토리소그래피 공정이 사용된다.
종래의 컬러 필터 표시판은 차광 패턴을 먼저 형성하고 RGB 컬러 필터를 순차적으로 형성하게 되어 공정 단위수가 많아지게 되며, 따라서 공정 시간도 길어지게 된다. 또한 차광 패턴 형성을 위한 포토리소그래피 공정 장비가 필요로 하게 되어 제조 장비가 많아지게 되고, 따라서 제조 단가 또한 높아지게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공정 단위수를 줄여 공정 시간을 단축할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 이러한 제조 방법에 의해 제조된 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 절연 기판 상에 화소 단위로 구획된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 각각 형성하는 단계와, 각 컬러 필터의 경계면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 컬러 필터의 조성 물질을 변화시켜 차광 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 절연 기판 상에 화소 단위로 구획되어 위치하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터와, 각 컬러 필터 사이에 위치하고, 컬러 필터와 중첩되지 않으며, 각 컬러 필터의 경계면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 형성된 차광 패턴을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치(300)는 컬러 필터 표시판(100), 컬러 필터 표시판(100)에 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 표시판(200) 및 이들 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
컬러 필터 표시판(100)은 제1 절연 기판(110)을 베이스 기판으로 하여 격자 모양으로 형성된 차광 패턴(120) 및 차광 패턴(120)에 의해 둘러싸여 있으며, 매트릭스 모양으로 형성되어 화소 단위로 구획된 컬러 필터(142)를 포함한다. 컬러 필터(142)는 예컨대 적색 컬러 필터(142R), 녹색 컬러 필터(142G) 및 청색 컬러 필터(142B)가 교대로 배치되어 있으며, 박막 트랜지스터 어레이 표시판(200)의 화소 전극(240)에 대응하여 화소의 대부분을 덮고 있다. 각각의 컬러 필터(142)는 차광 패턴(120)에 의해 둘러싸여 있다. 차광 패턴(120)은 화소의 경계를 따라 배치되어 박막 트랜지스터 어레이 표시판(200)의 게이트 라인(222) 및 데이터 라인(232)에 대응하도록 정렬되어 있다.
박막 트랜지스터 어레이 표시판(200)은 제2 절연 기판(210)을 베이스 기판으로 하여 제2 절연 기판(210) 상에 어레이된 다수개의 박막 트랜지스터(Q)를 포함한다. 박막 트랜지스터(Q)는 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 각 화소별로 하나씩 배치되어 있다. 박막 트랜지스터(Q)의 제어단은 게이트 라인(222)으로부터 돌출되어 있는 게이트 전극(224)에 연결되어 게이트 신호를 제공받는다. 박막 트랜지스터(Q)의 입력단은 데이터 라인(232)으로부터 분지된 소오스 전극(235)에 연결되어 데이터 신호를 제공받는다. 박막 트랜지스터(Q)의 출력단은 소오스 전극(235)과 이격되어 있는 드레인 전극(236)에 연결되어 있다. 드레인 전극(236)은 화소의 대부분을 덮고 있는 화소 전극(240)과 연결되어 있으며, 박막 트랜지스터(Q)가 턴온(turn-on)된 경우 소오스 전극(235)으로부터 데이터 신호를 제공받아 화소 전극(240)에 전달한다.
여기서 박막 트랜지스터(Q)의 게이트 전극(224)으로는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 등의 알루미늄 계열의 금속, 구리(Cu) 또는 구리 합금 등의 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금 등의 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 탄탈륨(Ta) 따위로 구성될 수 있다. 또한 소스 전극(235) 및 드레인 전극(236)으로는 크롬, 몰리브덴 계열의 금속, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속으로 이루어질 수 있으며, 내화성 금속 따위의 하부막(미도시)과 그 위에 위치한 저저항 물질 상부막(미도시)으로 이루어진 다층막 구조를 가질 수 있다.
게이트 전극(224)과 연결되어 있는 게이트 라인(222)은 인접하는 화소 전극(240)들 사이에서 제1 방향(행 방향)으로 연장되어 있으며, 소오스 전극(235)과 연결되어 있는 데이터 라인(232)은 게이트 라인(222)과 절연된 상태로, 인접하는 화소 전극(240)들 사이에서 제2 방향(열 방향)으로 연장되어 있다. 게이트 라인(222) 및 데이터 라인(232)은 박막 트랜지스터(Q)가 형성되어 있는 영역에서 서로 교차한다.
상술한 구조의 컬러 필터 표시판(100)과 박막 트랜지스터 어레이 표시판(200) 사이에는 이방성 유전율을 가지는 액정층이 개재되며, 실링재 등에 의해 접합되어 있다.
이하 상기한 바와 같은 액정 표시 장치의 일 표시판으로 사용되는 컬러 필터 표시판의 단면 구조에 대해 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 컬러 필터 표시판의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 표시판(100)의 베이스 기판은 투명한 절연 기판(110)이다. 여기서 절연 기판(110)으로는 투명한 유리, 투명한 플라스틱 또는 투명한 합성 수지판 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
절연 기판(110) 상에는 컬러 필터(142R, 142G, 142B)가 위치한다. 컬러 필터(142R, 142G, 142B)는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 등을 나타내는 색소 및 수지를 포함할 수 있다. 여기서 수지로는 이에 제한되는 것은 아니지만, 카세인, 젤라틴, 폴리비니 알코올 카복시메틸 아세탈, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 멜라닌 수지 등의 유기물이 사용될 수 있다.
각각의 컬러 필터(142R, 142G, 142B) 경계면에는 차광 패턴(120)이 위치한다. 차광 패턴(120)은 백 라이트 또는 외부 광을 차단하는 역할을 하며, 각각의 컬 러 필터(142R, 142G, 142B)를 광학적으로 분리시킨다. 여기서, 차광 패턴(120)은 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 조성 물질을 변화시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 차광 패턴(120)은 박막 트랜지스터 어레이 표시판에 형성된 박막 트랜지스터, 게이트 라인 및 데이터 라인과 실질적으로 동일한 폭을 가질수 있으며, 예를 들어 대략 10~40㎛의 폭을 가질수 있다.
이하 도 3을 참조하여 이러한 차광 패턴(120)을 형성을 위한 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 차광 패턴 형성을 위한 레이저 빔 발생 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 레이저 빔 발생 장치(400)는 크게 레이저 빔 발생부(410)와 레이저 빔 집속부(420)를 포함하여 구성된다.
여기서 레이저 빔 발생부(410)는 레이저 빔(430)을 발생시키는 레이저 빔 발진부(411)와 레이저 빔(430)을 전송하는 레이저 빔 전송부(412)를 포함한다.
또한 레이저 빔 전송부(412)는 레이저 빔(430)의 집중도와 효율을 높이는 셔터(413)와 레이저 빔(430)의 폭을 확장시키는 빔 익스펜더(414)와 확장된 레이저 빔(430)의 에너지를 조절하는 광 감쇄기(415)를 포함하여 구성된다.
여기서 셔터(413)는 레이저 빔 발진부(411)로부터 발생된 레이저 빔(430)을 통과시킴에 있어서 레이저 빔(430)의 단면에 원형인 부분을 제외한 가장자리의 레이저 빔(430)을 차단하여 레이저 빔(430)의 집중도와 효율을 향상시킨다. 이러한 셔터(413)는 빔 익스펜더(414)의 전/후 어느 곳에 설치하여도 무방하나 본 실시예 에서는 빔 익스펜더(414) 전에 설치하는 예를 들어 설명한다.
빔 익스펜더(414)는 셔터(413)를 통과한 레이저 빔(430)의 폭을 확장시키는 역할을 한다. 다시말하면, 빔 익스펜더(414)는 레이저 빔(430)의 외경을 확대하여 레이저 빔(430)의 에너지로 인하여 발생할 수 있는 광학계의 손상을 방지하고 수명 연장을 하기 위한 것으로, 소정의 제어 장치에 의해 제어를 받는 모터 등에 의해 레이저 빔(430)의 폭 확장 비율을 조정할 수 있다.
또한 광 감쇄기(415)는 레이저 빔(430)을 이용한 가공 공정에 있어서, 가공 재질에 따라 레이저 빔(430)의 에너지를 다르게 하기 위하여 사용된다. 이러한 광 감쇄기(430)는 예를 들어 원판형으로 형성되어 회전에 의해 레이저 빔(430)을 감쇄시키는 방법이 있을 수 있으며, 모터의 구동에 의해 회전 가능한 λ/2 플레이트, 리니어 폴라라이저 및 λ/4 플레이트로 구성된 소정의 장치로 레이저 빔(430)의 세기를 감쇄시킬 수 있다.
레이저 빔 집속부(420)는 레이저 빔 발생부(410)를 거친 레이저 빔(430)의 방향을 바꾸어 주는 미러(421)와, 레이저 빔(430)을 가공부에 집중시키는 포커싱 렌즈(422)로 구성된다.
여기서 미러(421)는 레이저 빔 전송부(412)를 통과한 레이저 빔(430)의 방향을 바꾸는 역할을 한다. 이러한 미러(421)는 예를 들어 표면에 소정의 물질로 코팅을 하여 원하는 파장대의 레이저 빔(430)만을 투과하도록 할 수 있으며, 또한 미러(421)에 핀 홀을 형성하는 방법이 사용될 수동 있다.
포커싱 렌즈(422)는 미러(421)에 의해 전송된 레이저 빔(430)을 가공부에 집 중시키는 렌즈로 구성되어 있으며, 제어 장치(미도시)에 의해 상/하로 움직이면서 포커싱을 맞춘다.
이상 상술한 구조의 레이저 빔 발생 장치(400)를 이용하여 컬러 필터에 레이저 빔(430)을 조사함으로써 컬러 필터의 조성 물질을 변화시켜 차광 패턴을 형성할 수 있다. 또한 이러한 레이저 빔 발생 장치(400)는 예를 들어 야그(YAG) 레이저 빔 발생 장치, 펨토초(FEMTO-SECOND) 레이저 빔 발생 장치, 엑시머(EXIMER) 레이저 빔 발생 장치일 수 있으며, 이에 제한하지는 않는다.
다시 도 2를 참조하면, 레이저 빔에 의해 형성된 차광 패턴(120)과 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 상부에는 공통 전극(150)이 위치한다. 여기서 공통 전극(150)은 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등으로 이루어질 수 있다.
이하 도 2 및 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상기한 바와 같은 액정 표시 장치의 컬러 필터 표시판의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단계별 단면도들이다.
우선 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 화소 단위로 구획되어 절연 기판(110) 상에 순차적으로 형성한다. 여기서 컬러 필터(142R, 142G, 142B)는 적색, 녹색 및 청색의 안료가 분산된 감광성 유기 수지물(160, 161, 162)이 이용될 수 있다. 이러한 감광성 유기 수지물(160, 161, 162)은 광 중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder) 등의 광 중합형 감광 조성물과 적색, 녹색 및 청색 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기 안료로 구성될 수 있다. 또한 감광성 유기 수지물(160, 161, 162)은 인쇄법, 염색법, 안료 분산법 등에 의해 도포될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 적색 컬러 필터(142R)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 적색의 분광 특성을 갖는 감광성 유기 수지물(160)을 절연 기판(110) 상에 소정의 균일한 두께로 도포한다. 여기서 절연 기판(110) 상에 감광성 유기 수지물(160)이 도포되는 두께는 액정 표시 장치의 색 순도 조절을 위해 달라질 수 있으며, 예를 들어 대략 1~3㎛로 도포될 수 있다. 계속해서 이렇게 도포된 감광성 유기 수지물(160)을 소정의 온도로 소프트 베이크(soft-bake)한 다음, 포토 마스크(500)를 이용하여 선택적으로 노광한 후, 현상액으로 현상하여 적색 컬러 필터(142R)를 형성한다.
여기서 포토 마스크(500)는 투과 영역(520)과 비투과 영역(510)으로 구분되며, 포토 마스크(500)의 전면으로부터 제공되는 자외선(550)을 선택적으로 투과시킨다. 이러한 포토 마스크(500)는 절연 기판(110) 상에 적색 컬러 필터(142R) 형성 영역을 제외한 나머지 영역을 자외선(550)에 노출시켜 노광 시킨 후, 현상액으로 제거하여 적색 컬러 필터(142R)를 형성할 수 있다.
다시 말하면, 적색 컬러 필터(142R)는 포지티브 포토 레지스트(positive photo resist)의 성질을 가지므로 포토 마스크(500)의 투과 영역(520)에 대응되어 위치하는 적색 컬러 필터(142R)는 제거되고, 비투과 영역(510)에 대응되어 위치하는 적색 컬러 필터(142R)는 제거되지 않는다. 또한 적색 컬러 필터(142R)가 네거티 브 포토 레지스트(negative photo resist)의 성질을 갖는 경우는 포토 마스크(500)의 투과 영역(520)이 비 제거될 적색 컬러 필터(142R) 부분에 대응되어 위치할 수 있다.
다음으로도 4b에 도시된 바와 같이, 녹색 컬러 필터(142G)는 녹색의 분광 특성을 갖는 안료가 분산된 감광성 유기 수지물(161)을 절연 기판(110) 상에 적색 컬러 필터(142R)가 중첩되도록 소정의 균일한 두께로 도포하고, 소프트 베이커 공정을 거친 후 포토 마스크(501)를 이용한 공정으로 형성한다. 여기서 녹색 컬러 필터(142G)는 적색 컬러 필터(142R)와 소정의 폭으로 중첩될 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이, 녹색 컬러 필터(142G)가 포지티브 포토 레지스트의 성질을 가지므로, 녹색 컬러 필터(142G)는 포토 마스크(501)의 비 투과 영역(511)에 대응되어 위치할 수 있다.
계속해서 도 4c에 도시된 바와 같이, 청색 컬러 필터(142B)는 청색의 분광 특성을 갖는 안료가 분산된 감광성 유기 수지물(162)을 절연 기판(110) 상에 적색과 녹색 컬러 필터(142R, 142G)가 중첩되도록 소정의 균일한 두께로 도포하고, 소프트 베이커 공정을 거친 후, 포토 마스크(502)를 이용한 공정으로 형성한다. 이러한 청색 컬러 필터(142B)는 앞서 설명한 바와 같이, 포지티브 포토 레지스트의 성질을 가지므로 포토 마스크(502)의 비투과 영역(521)에 대응되어 위치할 수 있으며, 적색 및 녹색 컬러 필터(142R, 142G)와 소정의 폭으로 중첩될 수 있다. 또한 도 4c에서는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(142R, 142G, 142B)가 동일한 두께로 도시되어 있으나, 색 순도의 조절을 위해 미세한 범위 내에서 이들의 두께는 서로 다르게 조절될 수도 있다. 본 실시예에서는 적색 컬러 필터(142R)가 먼저 형성 되는 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 형성되는 순서는 임의로 정할 수 있다.
상술한 공정으로 절연 기판(110) 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 형성한다. 이어서 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 레이저 빔(430)을 조사하여 차광 패턴(120)을 형성한다.
도 4d를 참조하면, 차광 패턴(120)은 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 레이저 빔(430)을 조사하여 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 조성 물질을 변화시킴으로써 소정의 폭을 갖는 차광 패턴(120)이 형성된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 차광 패턴(120)은 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 일변을 따라 연장된 제1 방향, 즉 서로 인접하게 형성된 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 가로 방향 경계면을 따라 연장된 제1 방향에 대하여 반복적으로 소정 간격을 이동시키면서 레이저 빔(430)을 조사하여 1차 차광 패턴(120)을 형성한다. 이때 레이저 빔(430)은 컬러 필터(142R, 142G, 142B)에 포커싱되며, 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 조성 물질을 변화시킨다.
계속해서 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 일변에 인접한 타변을 따라 연장된 제2 방향, 즉 서로 인접하게 형성된 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 세로 방향 경계면을 따라 연장된 제2 방향에 대하여 반복적으로 소정 간격을 이동시키면서 레이저 빔(430)을 조사하여 2차 차광 패턴(120)을 형성한다. 이때 마찬가지로 레이저 빔(430)은 컬러 필터(142R, 142G, 142B)에 포커싱되며, 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 조성 물질을 변화시킨다.
여기서 컬러 필터(142R, 142G, 142B)에 레이저 빔(430)을 조사하는 시간은 사용되는 레이저 빔(430)에 따라 다르게 적용하며, 레이저 빔 발생 장치로는 예를 들어 야그(YAG) 레이저 빔 발생 장치, 펨토초(FEMTO-SECOND) 레이저 빔 발생 장치가 사용될 수 있다. 또한 절연 기판(110) 상에 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 먼저 형성한 후, 레이저 빔(430)을 이용하여 차광 패턴(120)을 형성함으로써 종래의 차광 패턴(120) 형성을 위한 포토리소그래피 공정 장비가 생략될 수 있다. 이에 따라 공정 단위 수를 감소시킬 수 있으며, 공정 시간과 제조 단가를 줄일 수 있다.
여기서 차광 패턴(120)은 조사되는 레이저 빔(430)의 직경(spot size)을 조절하여 형성되는 폭을 조절할 수 있으며, 예를 들어 대략 10~40㎛의 폭으로 형성할 수 있다. 또한 차광 패턴(120)은 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 광학적으로 분리하기 위해 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 두께보다 더 큰 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 대략 1~5㎛의 두께로 형성될 수 있다.
이어서 다시 도 2를 참조하면, 상술한 공정으로 절연 기판(110) 상에 형성된 컬러 필터(142R, 142G, 142B)와 차광 패턴(120)의 상부에는 공통 전극(150)이 도포되어 형성된다.
공통 전극(150)은 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등으로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같은 방법으로 제조된 컬러 필터 표시판은 액정 표시 장치의 일 표시판으로 사용된다.
이하 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시예에서 도 4a 내지 도 4d의 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단면도와 동일한 구조를 갖는 구성에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략화한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단면도이다.
우선 도 4a 내지 도 4c의 과정을 거쳐 절연 기판(110) 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 형성한다. 이후 도 5를 참조하면, 차광 패턴(120)은 마스크(600)를 이용하여 레이저 빔(430')을 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 조사하므로써 형성한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 컬러 필터(142R, 142G, 142B) 상부에는 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면을 소정 부분 노출시키는 패턴이 형성된 마스크(600)가 배치된다. 이러한 마스크(600)는 투과 영역(610)과 비투과 영역(620)으로 구분되며, 마스크(600)의 전면으로부터 제공되는 레이저 빔(430')을 선택적으로 투과시킨다. 따라서, 절연 기판(110) 상에 형성된 다수의 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(142R, 142G, 142B) 경계면에 차광 패턴(120)을 동시에 형성할 수 있다.
또한 레이저 빔(430')의 포커싱이 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 상부 또는 하부에 위치하도록 하여 상대적으로 넓은 면적에 대하여 레이저 빔(430')을 동시에 조사할 수 있다.
여기서 컬러 필터(142R, 142G, 142B)에 레이저 빔(430')을 조사하는 시간은 사용되는 레이저 빔(430')에 따라 다르게 적용하며, 이러한 레이저 빔 발생 장치로 는 예를 들어 엑시머(EXIMER) 레이저 빔 발생 장치가 사용될 수 있다.
이하, 도 2 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 필터 표시판의 제조 방법을 상세히 설명한다. 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단계별 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 컬러 필터(142R, 142G, 142B)는 잉크젯 헤드(700)를 이용한 프린팅 방식으로 절연 기판(110) 상에 형성된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 적색 컬러 필터(142R)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 잉크젯 노즐(710)을 구비한 잉크젯 헤드(700)를 일정 방향으로 이동하면서 노즐(710)을 통해 잉크(720)를 절연 기판(110) 상에 분사하여 형성된다. 여기서 노즐(710)에 의해 분사되는 잉크(720)는 적색의 안료를 포함할 수 있으며, 소정의 점도를 가지도록 구성될 수 있다.
이러한 적색의 안료를 포함한 잉크(720)는 형성되는 적색 컬러 필터(142R)의 패턴에 따라 절연 기판(110) 상에 선택적으로 분사되는데, 이러한 잉크 분사의 프리컨시는 잉크젯 헤드(700)의 전압 조절을 통해 제어될 수 있다. 예를 들어 도 6a에 도시된 바와 같이, 적색 컬러 필터용 잉크(720)를 분사하는 경우, 잉크젯 헤드(700)가 절연 기판(110) 상의 첫번째 영역을 지날 때, 잉크젯 헤드(700)를 진동시켜 노즐(710)을 통해 첫번째 영역을 도포한 다음, 두번째 및 세번째 영역, 즉 녹색 및 청색 컬러 필터 형성 영역을 지나는 동안 잉크젯 헤드(700)의 진동을 멈췄다가 다시 네번째 영역에 이르면 잉크젯 헤드(700)를 진동시켜 노즐(710)을 통해 네번째 영역을 도포하게 된다. 이러한 적색 컬러 필터용 잉크(720)는 절연 기판(110) 상의 정해진 영역에만 도포될 수 있도록 고점도의 물질로 구성될 수 있다.
한편 도 6a에서는 도시하지 않았지만, 잉크젯 헤드(700)가 다수의 노즐(710)을 구비하는 경우 적색 컬러 필터용 잉크(720)가 다수의 영역, 즉 절연 기판(110) 상에 적색 컬러 필터(142R)가 형성되는 영역에 동시에 도포될 수도 있음은 물론이다.
계속해서 도 6b를 참조하면, 녹색 컬러 필터(142G)는 적색 컬러 필터(142R)에 의해 노출된 절연 기판(110) 상에 적색 컬러 필터(142R) 형성 방법과 동일한 방법으로 잉크젯 노즐(710)을 구비한 잉크젯 헤드(700)를 일정 방향으로 이동하면서 노즐(710)을 통해 잉크(721)를 절연 기판(110) 상에 분사하여 형성된다. 이때의 노즐(710)에 의해 분사되는 잉크(721)는 녹색의 안료를 포함할 수 있으며, 절연 기판(110)상의 정해진 영역에만 도포될 수 있도록 고점도의 물질로 구성될 수 있다. 여기서 녹색 컬러 필터(142G)는 적색 컬러 필터(142R)와 소정의 폭으로 중첩되어 인접하게 형성될 수 있다.
마지막으로 도 6c를 참조하면, 청색 컬러 필터(142B)는 적색 및 녹색 컬러 필터(142R, 142G)에 의해 노출된 절연 기판(110) 상에 잉크젯 노즐(710)을 구비한 잉크젯 헤드(700)를 일정 방향으로 이동하면서 노즐(710)을 통해 잉크(722)를 절연 기판(110) 상에 분사하여 형성된다. 이때 노즐(710)에 의해 분사되는 잉크(722)는 청색의 안료를 포함할 수 있으며, 마찬가지로 절연 기판(110)상의 정해진 영역에만 도포될 수 있도록 고점도의 물질로 구성될 수 있다. 또한 청색 컬러 필터(142B)는 적색 또는 녹색 컬러 필터(142R, 142G)와 소정의 폭으로 중첩되어 인접하게 형성될 수 있다.
여기서 도 6c에서는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(142R, 142G, 142B)가 동일한 두께로 도시되어 있으나, 색 순도의 조절을 위해 미세한 범위 내에서 이들의 두께는 서로 다르게 조절될 수도 있다. 또한 본 실시예에서는 적색 컬러 필터(142R)가 먼저 형성 되는 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 형성되는 순서는 임의로 정할 수 있다.
상술한 공정으로 절연 기판(110) 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(142R, 142G, 142B)가 형성된 후, 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 레이저 빔(430)을 조사하여 차광 패턴(120)을 형성한다.
도 6d를 참조하면, 차광 패턴(120)은 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 레이저 빔(430)을 조사하여 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 조성 물질을 변화시킴으로써 소정의 폭을 갖는 차광 패턴(120)이 형성된다. 이러한 차광 패턴(120)을 형성하는 단계는, 도 4d에서 설명한 방법과 실질적으로 동일한다. 또한 본 실시예에서의 차광 패턴(120)은 조사되는 레이저 빔(430)의 직경(spot size)을 조절하여 형성되는 폭을 조절할 수 있으며, 예를 들어 대략 10~40㎛의 폭으로 형성할 수 있다. 또한 차광 패턴(120)은 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 광학적으로 분리하기 위해 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 두께보다 더 큰 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들어 대략 1~5㎛의 두께로 형성될 수 있다. 또한 절연 기판(110) 상에 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 먼저 형성한 후, 레이저 빔(430)을 이용하여 차광 패턴(120)을 형성함으로써 종래의 포토리소그래피 공정 장비가 생략될 수 있으 며, 공정 단위수를 감소시켜 공정 시간과 제조 단가를 줄일 수 있다. 마찬가지로 컬러 필터(142R, 142G, 142B) 또한 잉크젯 프린팅 방식으로 형성함으로써 포토리소그래피 공정 장비가 생략될 수 있다.
이어서 도 2를 참조하면, 상술한 공정으로 절연 기판(110) 상에 형성된 컬러 필터(142R, 142G, 142B)와 차광 패턴(120)의 상부에는 공통 전극(150)이 도포되어 형성된다.
공통 전극(150)은 앞서 설명한 바와 같이, 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등으로 이루어질 수 있다.
이하 도 7을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시예에서 도 6a 내지 도 6d의 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단면도와 동일한 구조를 갖는 구성에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략화한다. 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 컬러 필터 표시판 제조 방법의 공정 단면도이다.
우선 도 6a 내지 도 6c의 과정을 거쳐 절연 기판(110) 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(142R, 142G, 142B)를 형성한다. 이후 도 7을 참조하면, 차광 패턴(121)은 마스크(600)를 이용하여 레이저 빔(430')을 각 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면에 조사함으로써 형성한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 컬러 필터(142R, 142G, 142B) 상부에는 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 경계면을 소정 부분 노출시키는 패턴이 형성된 마스 크(600)가 배치된다. 이러한 마스크(600)는 투과 영역(610)과 비투과 영역(620)으로 구분되며, 마스크(600)의 전면으로부터 제공되는 레이저 빔(430')을 선택적으로 투과시킨다. 따라서, 절연 기판(110) 상에 형성된 다수의 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(142R, 142G, 142B) 경계면에 차광 패턴(121)을 동시에 형성할 수 있다.
또한 레이저 빔(430')의 포커싱이 컬러 필터(142R, 142G, 142B)의 상부 또는 하부에 위치하도록 하여 상대적으로 넓은 면적에 대하여 레이저 빔(430')을 동시에 조사할 수 있다.
여기서 컬러 필터(142R, 142G, 142B)에 레이저 빔(430')을 조사하는 시간은 사용되는 레이저 빔(430')에 따라 다르게 적용하며, 이러한 레이저 빔 발생 장치로는 예를 들어 엑시머(EXIMER) 레이저 빔 발생 장치가 사용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 액정 표시 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 차광 패턴과 컬러 필터 형성 공정에 있어서 포토리소그래피 공정 장비가 생략되어 제조 단가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 차광 패턴을 컬러 필터 형성 후에 레이저 빔을 이용하여 형성함으로써 공정 단위수가 감소되어 공정 시간이 단축될 수 있는 장점이 있다.
셋째, 유기 차광 패턴 물질을 사용하지 않더라도 유기 컬러 필터 물질에 의해 유기물 차광 패턴이 형성될 수 있다는 장점이 있다.

Claims (13)

  1. 절연 기판 상에 화소 단위로 구획된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 각각 형성하는 단계; 및
    상기 각 컬러 필터의 경계면에 레이저 빔을 조사(照射)하여 상기 컬러 필터의 조성 물질을 변화시켜 차광 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 컬러 필터의 일변을 따라 연장된 제1 방향에 대하여 반복적으로 소정 간격을 이동시키면서 상기 레이저 빔을 조사하는 단계; 및
    상기 컬러 필터의 상기 일변에 인접한 타변을 따라 연장된 제2 방향에 대하여 반복적으로 소정 간격 이동시키면서 상기 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 조사하는 단계는, 상기 컬러 필터의 경계면을 따라 상기 레이저 빔을 포커싱(focusing)하는 단계인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 야그(YAG) 레이저 빔 또는 펨토초(FEMTO-SECOND) 레이저 빔인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 컬러 필터의 상부에 상기 각 컬러 필터의 경계면을 노출시키는 패턴이 형성된 마스크를 배치하는 단계; 및
    상기 마스크의 전면에 상기 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 상기 마스크에 의해 투과된 상기 레이저 빔에 의해 상기 컬러 필터의 상기 경계면에 동시에 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 엑시머(EXIMER) 레이저 빔인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 상기 레이저 빔 직경(spot size)을 조절하여 형성되는 폭 을 조절하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 대략 10~40㎛의 폭으로 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴을 형성한 후에, 상기 컬러 필터 및 상기 차광 패턴 상부에 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 절연 기판 상에 화소 단위로 구획되어 위치하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터; 및
    각 상기 컬러 필터 사이에 위치하고, 상기 컬러 필터와 중첩되지 않으며, 각 상기 컬러 필터의 경계면에 레이저 빔을 조사하여 상기 컬러 필터의 조성 물질을 변화시켜 형성된 차광 패턴을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 차광 패턴의 폭은 대략 10~40㎛인 액정 표시 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 차광 패턴의 두께는 대략 1~5㎛인 액정 표시 장치.
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