KR20080030912A - Substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래에 따른 액정표시장치에 대한 분해사시도. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display according to the related art.
도 2a 내지 2g는 종래의 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따라 도시한 단면도. 2A to 2G are cross-sectional views of a conventional color filter substrate for manufacturing a liquid crystal display device.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따라 도시한 단면도. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따라 도시한 단면도. 4A through 4D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도. 5 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 COT (color filter on thin film transistor) 구조 액정표시장치에 대한 단면도.6 is a cross-sectional view of a color filter on thin film transistor (COT) structure liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101: 기판 101: substrate
115a, 115b, 115c: 적, 녹, 청 서브 컬러필터 (R, G, B sub-color filter)115a, 115b, 115c: R, G, B sub-color filter
115: 컬러필터층 120: 공통전극 115: color filter layer 120: common electrode
LS: 광차단 영역 LS: Light Blocking Area
LT1, LT2, LT3: 제 1, 2, 3 광투과 영역 LT1, LT2, LT3: first, second and third light transmission areas
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 사진식각공정에 의한 블랙매트릭스없이 빛샘방지를 할 수 있는 광차단 영역 또는 광차단층을 포함하는 액정표시장치용 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 최근에, 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. 이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소영역별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a substrate for a liquid crystal display device including a light blocking region or a light blocking layer capable of preventing light leakage without a black matrix by a photolithography process, and a manufacturing method thereof. Recently, liquid crystal displays have been spotlighted as next generation advanced display devices having low power consumption, good portability, high technology value, and high added value. Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device having a thin film transistor, which is a switching element that can control voltage on / off for each pixel region, has received the most attention due to its excellent resolution and video performance. have.
도 1은 종래에 따른 액정표시장치에 대한 분해사시도이다. 도시한 바와 같이, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스 터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.또한, 상기 어레이 기판과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 적, 녹 ,청색 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display according to the related art. As shown in the drawing, the
그리고, 도면상에 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제(sealant) 등으로 봉함(封函)된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판(미도시)이 구비되어 있다. 또한, 어레이 기판의 외측면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.Although not shown in the drawings, these two
전술한 구조를 갖는 일반적인 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해, 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하고 합착하는 셀 공정을 거쳐 완성되고 있으며, 이후에는 이러한 제조 공정 후 컬러필터 기판의 제조 공정에 대해 조금 더 도면을 참조하여 설명한다.A general liquid crystal display device having the above-described structure forms an array substrate and a color filter substrate, respectively, through an array substrate manufacturing process for forming a thin film transistor and a pixel electrode and a color filter substrate manufacturing process for forming a color filter and a common electrode, The cell process is completed through the cell process of bonding the liquid crystal between the two substrates, and after that, the manufacturing process of the color filter substrate after such a manufacturing process will be described with reference to the drawings.
도 2a 내지 2g는 종래의 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따라 도시한 단면도이다. 2A through 2G are cross-sectional views of a conventional color filter substrate for manufacturing a liquid crystal display.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(60)상에 크롬(Cr) 등을 포함하는 금속물질을 전면에 증착하여 블랙매트릭스 물질층(62)을 형성한 후, 그 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(64)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a metal material including chromium (Cr) or the like is deposited on the entire surface of the
이후 상기 포토레지스트층(64) 상부로 빛의 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 갖는 노광 마스크(66)를 위치시킨 후, 상기 노광 마스크(66)를 통해 상기 포토레지스트층(64)에 노광을 실시한다. Thereafter, an
다음, 도 2b에 도시한 바와같이, 상기 노광된 포토레지스트층(도 2a의 64)을 현상함으로써 상기 블랙매트릭스 물질층(62) 위로 블랙매트릭스가 형성될 부분에 대응하여 포토레지스트 패턴(68)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, the exposed photoresist layer (64 of FIG. 2A) is developed to form the
다음, 도 2c에 도시한 바와같이, 상기 포토레지스트 패턴(68) 외부로 노출된 상기 블랙매트릭스층(도 2b의 62)을 식각하여 제거함으로써 제 1 내지 3 개구부(70a, 70b, 70c)를 갖는 블랙매트릭스(72)를 형성한다. 도면으로 제시하지 않았지만, 평면적으로 봤을 때, 상기 블랙매트릭스(72)는 격자형상을 가진다. Next, as shown in FIG. 2C, the black matrix layer 62 (FIG. 2B) exposed to the outside of the
다음, 도 2d에 도시한 바와같이, 상기 블랙매트릭스(72) 상부에 남아있는 포 토레지스트 패턴(도 2c의 68a)을 스트립(strip)을 진행하여 제거하고, 상기 제 1 내지 제 3 개구부(70a, 70b, 70c)를 갖는 블랙매트릭스(72) 위로 적, 녹, 청색 중의 한 가지 색을 갖는 레지스트 예를들면 적색 레지스트(resist)를 전면에 도포하여 적색 레지스트층을 형성한다. 이후, 빛의 투과영역과 빛의 차단영역을 갖는 노광 마스크(미도시)를 상기 적색 레지스트층(미도시) 위로 위치시킨 후, 이를 통해 상기 적색 레지스트층(미도시)에 노광을 실시한 후, 상기 노광된 상기 적색 레지스트층(미도시)을 현상하면, 빛(UV광)이 조사된 영역에 대응하는 부분의 적색 레지스트층은 상기 현상 후 상기 기판(60) 상에 남게되고, 빛(UV광)이 상기 노광 마스크(미도시)의 차단영역에 의해 차단되어 조사되지 않은 부분의 적색 레지스트층(미도시)은 제거됨으로써 상기 제 1 개구부(70a)에 대응하여 적색 서브 컬러필터(red sub-color filter 74a)이 형성된다. 이때, 상기 적색 서브 컬러필터(74a)은 그 테두리부가 상기 블랙매트릭스(72)와 중첩되게 위치한다. Next, as shown in FIG. 2D, the photoresist pattern (68a of FIG. 2C) remaining on the
다음, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 적색 서브 컬러필터(74a)을 형성한 방법과 동일하게 진행하여 즉, 녹색 레지스트 및 청색 레지스트를 각각 도포하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 제 2, 3 개구부(70b, 70c)에 각각 녹색 및 청색 서브 컬러필터(green and blue sub-color filters; 74b, 74c)을 순차적으로 형성한다. Next, as shown in FIG. 2E, the second and third openings are processed in the same manner as the method of forming the red
다음, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색의 서브 컬러필터(65a, 65b, 65c) 위로 수지물질을 증착함으로써 오버코트층(68)을 형성한다. 이는 상기 블랙매트릭스(72)와 중첩 형성된 부분의 적, 녹, 청 서브 컬러필터(74a, 74b, 74c) 이 개구부(70a, 70b, 70c)에 형성된 부분과 단차를 형성하기 때문에 이를 극복하여 평탄화된 표면을 갖도록 함으로써 최종적으로 그 표면에 단차가 발생되지 않는 평탄화된 공통전극을 형성시키기 위함이다. Next, as shown in FIG. 2F, an
다음, 도 2g에 도시한 바와같이, 상기 평탄한 표면을 갖는 오버코트층(76) 위로 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 전면에 공통전극(78)을 형성함으로써 액정표시장치용 컬러필터 기판을 완성하게 된다.Next, as illustrated in FIG. 2G, a transparent conductive material, indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO), is deposited on the
하지만, 전술한 바와 같이 종래의 블랙매트릭스는 일반적으로 사진식각 공정에 의해 형성됨에 따라, 공정 시간 및 비용이 많이 소요되었다. 더욱이, 컬러필터와 블랙매트릭스를 동일 기판에 형성하는 경우에는, 적어도 4회의 사진식각 공정이 필요하고 이를 위해서는 4개의 노광 마스크가 필요하게 된다. 따라서, 이러한 사진시각 공정에 이용되는 노광 마스크는 그 가격이 고가이므로 컬러필터 기판의 제조에 노광 마스크를 많이 사용하게 되면 제조비용이 상승하게 되며, 제조 공정 또한 증가되는 바, 결과적으로 생산성을 저하시키게 된다. However, as described above, as the conventional black matrix is generally formed by a photolithography process, process time and cost are high. Furthermore, when the color filter and the black matrix are formed on the same substrate, at least four photolithography processes are required, and four exposure masks are required for this purpose. Therefore, since the exposure mask used in such a photovisual process is expensive, the use of the exposure mask in the manufacture of a color filter substrate increases the manufacturing cost, and the manufacturing process also increases, resulting in lower productivity. do.
또한, 블랙매트릭스가 가지는 단차에 의해 적, 녹, 청 서브 컬러필터(74a, 74b, 74c) 및 공통전극(78)의 단차를 없애기 위해 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터(74a, 74b, 74c)과 공통전극(78) 사이에 평탄한 표면을 갖도록 오버코트층(76)을 더욱 형성해야 하므로 공정 추가 및 재료비를 상승시키므로 더욱더 생산성을 저하시키는 문제가 발생하고 있다. In addition, the red, green, and blue
또한, 블랙매트릭스(72)를 형성하는 단계에서 완전히 제거되어 기판(60)을 노출시켜야 하는 부분에서 완전히 제거되지 않고 남게 됨으로써 흑점 불량을 야기될 수 있으므로 수율을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. In addition, the
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 단순화된 공정에 의해 제조된 광차단 수단을 이용해서 광누설을 방지하는 액정표시장치용 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다. In order to solve the above problems, it is a first object of the present invention to provide a substrate for a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which prevent light leakage by using light blocking means manufactured by a simplified process.
본 발명의 제 2 목적은, 마스크 수를 줄일 수 있는 액정표시장치용 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide a substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can reduce the number of masks.
본 발명의 제 3 목적은, 흑점 불량을 방지함으로써 공정수율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. It is a third object of the present invention to provide a substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can improve process yield by preventing black spot defects.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는, 레이저 장치의 스테이지 상에 투명기판을 배치하는 단계와; 제 1 내지 제 3 광투과 영역을 둘러싸는 광차단 영역을 상기 투명기판 내에 형성하기 위하여, 상기 투명 기판에 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 조사하는 단계와; 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역 각각에 위치하는 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 적, 녹, 청 서브컬러필터의 경계부들은 상기 광차단 영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판의 제조 방법을 제공한다. In order to achieve the above objects, in a first aspect of the present invention, there is provided a method comprising: disposing a transparent substrate on a stage of a laser device; Irradiating a laser beam having a predetermined power to the transparent substrate to form a light blocking region surrounding the first to third light transmitting regions in the transparent substrate; Forming a color filter layer including red, green, and blue sub color filters positioned in each of the first to third light transmitting regions; Boundary portions of the red, green, and blue sub-color filters correspond to the light blocking region, thereby providing a method of manufacturing a substrate for a liquid crystal display device.
상기 레이저 빔을 조사하는 단계는 상기 기판을 기준으로 7,000mm/sec 내지 10,000mm/sec의 속도로 레이저 빔을 이동하는 단계를 포함하고, 상기 소정의 파워는 100 와트(Watt) 내지 200 와트인 것을 특징으로 하며, 상기 광차단 영역은 상기 투명 기판 두께의 5분의 1(1/5) 내지 3분의 1(1/3)두께를 가지는 것을 특징으로 한다. The irradiating the laser beam may include moving the laser beam at a speed of 7,000 mm / sec to 10,000 mm / sec based on the substrate, wherein the predetermined power is 100 Watt to 200 Watt. The light blocking region has a thickness of one fifth (1/5) to one third (third) of the thickness of the transparent substrate.
상기 레이저 장치는 1064 나노미터(nm)의 파장을 가지는 레이저 빔을 생성하는 네오디뮴 야그(Neodymium - yttrium aluminum garnet; Nd-YAG) 레이저 장치인 것을 특징으로 하고, 상기 투명기판은 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 루비듐(Rb) 그리고 나트륨(Na) 중 적어도 하나를 가지는 유리(glass)인 것을 특징으로 한다. The laser device is a neodymium-yttrium aluminum garnet (Nd-YAG) laser device for generating a laser beam having a wavelength of 1064 nanometers (nm), the transparent substrate is cesium (Cs), aluminum It is characterized in that the glass (glass) having at least one of (Al), rubidium (Rb) and sodium (Na).
본 발명의 제 2 특징에서는, 기판 상에 레진층을 형성하는 단계와; 레이저 장치의 스테이지 상에 기판을 배치하는 단계와; 제 1 내지 제 3 광투과 영역을 둘러싸는 광차단 영역을 상기 레진층에 형성하기 위하여, 상기 투명 기판에 소정의 파워를 가지는 레이저 빔을 조사하는 단계와; 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역 각각에 위치하는 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 경계부들은 상기 광차단 영역에 대응하는 것을 특징으로 한다. In a second aspect of the invention, there is provided a method of forming a resin layer on a substrate; Placing the substrate on the stage of the laser device; Irradiating a laser beam having a predetermined power on the transparent substrate to form a light blocking region surrounding the first to third light transmitting regions in the resin layer; Forming a color filter layer including red, green, and blue sub color filters positioned in each of the first to third light transmitting regions; The boundary parts of the red, green, and blue sub color filters may correspond to the light blocking area.
상기 레이저 장치는 1064 나노미터(nm)의 파장을 가지는 레이저 빔을 생성하는 네오디뮴 야그(Neodymium - yttrium aluminum garnet; Nd-YAG) 레이저 장치인 것을 특징으로 하고, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계는 상기 기판을 기준으로 10,000mm/sec 내지 12,000mm/sec의 속도로 레이저 빔을 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 소정의 파워는 30 와트(Watt) 내지 100 와트인 것을 특징으로 한다. The laser device is a neodymium-yttrium aluminum garnet (Nd-YAG) laser device for generating a laser beam having a wavelength of 1064 nanometers (nm), the step of irradiating the laser beam is the substrate It characterized in that it comprises a step of moving the laser beam at a speed of 10,000mm / sec to 12,000mm / sec based on, the predetermined power is characterized in that the 30 Watt (Watt) to 100 watts.
상기 레진층은 카보네이트 폴리머(carbonate polymer), 폴리에스테르 레진(polyester resin), 그리고 흑색 착색제 화합물(black coloring agent compound)을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 광차단 영역에 광차단층을 형성하기 위하여 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역에 있는 레진층 부분을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. The resin layer may include a carbonate polymer, a polyester resin, and a black coloring agent compound. The resin layer may be formed to form a light blocking layer in the light blocking region. And removing the resin layer portion in the first to third light transmitting regions.
본 발명의 제 3 특징에서는, 투명 기판과; 상기 투명기판 내에서, 제 1 내지 제 3 광투과 영역을 둘러싸는 광차단 영역과; 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역에 각각 위치하며, 서로 동일 두께를 가지는 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 포함하는 액정표시장치용 기판을 제공한다. In a third aspect of the present invention, there is provided a transparent substrate comprising: a transparent substrate; A light blocking region surrounding the first to third light transmitting regions in the transparent substrate; Provided is a substrate for a liquid crystal display device including a color filter layer including red, green, and blue sub color filters respectively positioned in the first to third light transmitting regions and having the same thickness.
상기 컬러필터층 상에 위치하는 공통 전극을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 광차단 영역은 상기 투명 기판 두께의 5분의 1(1/5) 내지 3분의 1(1/3)두께를 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 투명기판은 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 루비듐(Rb) 그리고 나트륨(Na) 중 적어도 하나를 가지는 유리(glass)인 것을 특징으로 한다. And a common electrode disposed on the color filter layer, wherein the light blocking region has a fifth (1/5) to one third (1/3) of the thickness of the transparent substrate. The transparent substrate is characterized in that the glass (glass) having at least one of cesium (Cs), aluminum (Al), rubidium (Rb) and sodium (Na).
본 발명의 제 4 특징에서는, 투명 기판과; 상기 투명기판 상에 위치하며, 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역을 둘러싸는 광차단층과; 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역에 각각 위치하며, 서로 동일 두께를 가지는 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하는 컬러필터층을 포함함에 있어서, 상기 광차단층은 카보네이트 폴리머, 폴 리에스테르 레진, 그리고 흑색착색제 화합물을 포함하는 레진인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판을 제공한다. In a fourth aspect of the present invention, there is provided a transparent substrate; A light blocking layer disposed on the transparent substrate and surrounding the first to third light transmitting regions; The light blocking layer includes red, green, and blue sub-color filters respectively positioned in the first to third light transmitting regions and having the same thickness as each other, wherein the light blocking layer includes carbonate polymer, polyester resin, and It provides a substrate for a liquid crystal display device, which is a resin containing a black colorant compound.
본 발명의 제 5 특징에서는, 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대응되며 광차단 영역과 상기 광차단 영역에 의해 둘러싸이는 제 1 내지 제 3 광투과 영역을 내포하는 제 2 기판과; 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역에 각각 대응되도록 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판의 내부면에 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하며, 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 경계부들은 상기 광차단 영역에 대응하는 컬러필터층과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first substrate, a second substrate corresponding to the first substrate and including first to third light transmitting regions surrounded by the light blocking region and the light blocking region; A red, green, and blue sub color filter on an inner surface of any one of the first and second substrates so as to correspond to the first to third light transmitting regions, respectively; a boundary of the red, green, and blue sub color filters A color filter layer corresponding to the light blocking region; Provided is a liquid crystal display including a liquid crystal layer positioned between the first and second substrates.
상기 제 2 기판 상에 위치하는 공통 전극과; 상기 제 1 기판의 내부면 상에 위치하는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터 각각에 대응하는 화소 전극과; 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에 위치하며, 상기 광차단 영역에 대응하는 패턴드 스페이서를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. A common electrode on the second substrate; A thin film transistor positioned on an inner surface of the first substrate; A pixel electrode connected to the thin film transistor and corresponding to each of the red, green, and blue sub color filters; The semiconductor device may further include a patterned spacer positioned between the common electrode and the pixel electrode and corresponding to the light blocking region.
상기 컬러필터층은 상기 제 2 기판과 공통 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하고, 상기 컬러필터층은 상기 박막트랜지스터와 화소 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다. The color filter layer is positioned between the second substrate and the common electrode, and the color filter layer is positioned between the thin film transistor and the pixel electrode.
본 발명의 제 6 특징에서는, 제 1 기판 및 상기 제 1 기판과 대응되게 위치하는 제 2 기판과, 상기 제 2 기판 상의 내부면에, 제 1 내지 제 3 광투과 영역을 둘러싸고, 카보네이트 폴리머, 폴리에스테르 레진, 그리고 흑색착색제 화합물을 포 함하는 레진물질로 이루어진 광차단층과; 상기 제 1 내지 제 3 광투과 영역에 각각 대응되도록 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판의 내부면에 적, 녹, 청 서브 컬러필터를 포함하며, 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터의 경계부들은 상기 광차단 영역에 대응하는 컬러필터층과; 상기 제 1, 2 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. According to a sixth aspect of the present invention, a first substrate and a second substrate positioned to correspond to the first substrate and an inner surface on the second substrate surround the first to third light transmitting regions, and include a carbonate polymer and a poly A light blocking layer made of a resin material containing an ester resin and a black colorant compound; A red, green, and blue sub color filter on an inner surface of any one of the first and second substrates so as to correspond to the first to third light transmitting regions, respectively; a boundary of the red, green, and blue sub color filters A color filter layer corresponding to the light blocking region; Provided is a liquid crystal display including a liquid crystal layer positioned between the first and second substrates.
상기 제 2 기판 상에 위치하는 공통 전극과; 상기 제 1 기판의 내부면 상에 위치하는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되며, 상기 적, 녹, 청 서브 컬러필터 각각에 대응하는 화소 전극과; 상기 공통 전극과 화소 전극 사이에 위치하며, 상기 광차단층에 대응하는 패턴드 스페이서를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. A common electrode on the second substrate; A thin film transistor positioned on an inner surface of the first substrate; A pixel electrode connected to the thin film transistor and corresponding to each of the red, green, and blue sub color filters; The semiconductor device may further include a patterned spacer positioned between the common electrode and the pixel electrode and corresponding to the light blocking layer.
상기 컬러필터층은 상기 제 2 기판과 공통 전극 사이에 위치하고, 상기 컬러필터층은 상기 박막트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다. The color filter layer is positioned between the second substrate and the common electrode, and the color filter layer is positioned between the thin film transistor and the pixel electrode.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
본 발명에 따른 액정표시장치용 기판은 네오디뮴 야그(Neodymium - yttrium aluminum garnet; Nd-YAG) 레이저 장치를 이용하여 기판 그 자체 또는 기판 상에 수지물질층을 도포한 후 상기 수지물질층에 대해 특정 파장의 레이저 빔을 조사하여 상기 조사된 부분을 변색시킴으로써 이를 블랙매트릭스로 대체하는 것에 특징이 있으며, 이러한 특성을 갖는 기판의 제조에 이용되는 네오디뮴 야그(Neodymium - yttrium aluminum garnet; Nd-YAG) 레이저 장치에 대해 설명한다. The substrate for a liquid crystal display according to the present invention uses a neodymium-yttrium aluminum garnet (Nd-YAG) laser device to apply a resin material layer on the substrate itself or the substrate, and then a specific wavelength with respect to the resin material layer. It is characterized by replacing the irradiated part by irradiating a laser beam of the black matrix to replace it with a neodymium-yttrium aluminum garnet (Nd-YAG) laser device used in the manufacture of a substrate having such characteristics Explain.
본 발명에 이용되는 레이저 장치는 1,064nm 파장의 레이저 빔을 발생시키는 네오디뮴 야그 레이저 장치이다. 이러한 네오디뮴 야그 레이저는 빔이 Nd3+ 이온에 의하여 생성되는 고체상태의 레이저 소스인 레이저이며, 고증폭성을 가지고 있으며, 기계적인 성질과 온도 속성이 우수한 것이 특징이다. The laser device used in the present invention is a neodymium yag laser device that generates a laser beam having a wavelength of 1,064 nm. The neodymium yag laser is a solid-state laser source whose beam is generated by Nd 3+ ions, has high amplification, and is characterized by excellent mechanical properties and temperature properties.
본 발명에 이용되는 네오디뮴 야그(Neodymium - yttrium aluminum garnet; Nd-YAG) 레이저 장치는 100 와트(Watt) 내지 200 와트의 파워를 가지며 7,000mm/sec 내지 12,000mm/sec의 속도로서 레이저 빔을 조사함을 특징으로 한다. 이때 상기 속도는 레이저 빔을 조사하는 레이저 헤드 또는 기판이 놓여지는 스테이지의 이동 속도가 되며, CW(continuous wave) 방식의 레이저의 경우, 상기 레이저 헤드 또는 스테이지 속도에 따라 레이저 빔이 조사되는 시간이 달라짐으로써 최종적으로는 에너지 밀도가 결정되게 되는 것이 특징이다. The neodymium-yttrium aluminum garnet (Nd-YAG) laser device used in the present invention has a power of 100 Watts to 200 Watts and irradiates a laser beam at a speed of 7,000 mm / sec to 12,000 mm / sec. It is characterized by. In this case, the speed is a moving speed of the stage on which the laser head or substrate for irradiating the laser beam is placed. In the case of a CW (continuous wave) type laser, the time for which the laser beam is irradiated varies according to the laser head or stage speed. Finally, the energy density is determined.
본 발명에 따른 액정표시장치용 기판은 이러한 특성을 갖는 네오디뮴 야그 레이저빔을 파워 또는 조사거리 및 레이저 헤드(또는 스테이지)의 이동속도를 적절히 조절하여 투명한 유리 기판 또는 수지물질층에 조사 시 상기 유리기판 또는 수지물질층의 상기 레이저빔이 조사된 부분이 흑색으로 변색되어 마치 블랙매트릭스를 형성한 것과 동일한 효과를 갖는 특징이 있다. The liquid crystal display substrate according to the present invention is a glass substrate when irradiating a transparent glass substrate or a resin material layer by appropriately adjusting the power or irradiation distance and the moving speed of the laser head (or stage) of the neodymium yag laser beam having such characteristics Alternatively, the laser beam irradiated portion of the resin material layer may be discolored to black to have the same effect as forming a black matrix.
이후에는 전술한 네오디뮴 야그 레이저 장치를 이용한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device using the neodymium yag laser device described above will be described.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따라 도시한 단면도이다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 루비듐(Rb) 그리고 나트륨(Na) 중 하나의 성분을 포함하며 투명한 유리 기판(101) 위로 100와트(Watt) 내지 200와트 정도의 파워를 가지며, 1,064nm의 파장을 갖는 네오디뮴 야그 레이저 장치의 헤드(191)를 상기 기판(101)에 대해 10mm 내지 20mm 정도 떨어지도록 위치시키고 7,000mm/sec 내지 10,000mm/sec의 속도로서 움직이도록 하며 상기 기판(101) 표면에 레이저 빔을 조사한다.First, as shown in FIG. 3A, 100 Watts to 200 Watts above the
이 경우, 상기 레이저 빔 조사 공정은, 상기 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 루비듐(Rb) 그리고, 나트륨(Na) 중 하나의 성분을 포함하는 유리재질로 이루어진 기판(101)에는 상대적으로 큰 100 와트(Watt) 내지 200 와트의 파워를 갖는 레이저 빔이 조사되는 바, 상기 레이저 빔이 조사되는 부분에서 열이 많이 발생하게 되므로 상기 기판(101)이 놓여지게 되는 상기 레이저 장치(미도시)의 스테이지(미도시)는 냉각 시스템이 갖추어져 상기 유리재질의 기판(101)이 높은 열에 의해 변형되지 않도록 상기 기판(101)을 적절히 냉각시키며 레이저 빔(193) 조사를 진행하는 것이 바람직하다. In this case, the laser beam irradiation process is relatively large for the
이때 통상적으로 블랙매트릭스는 어레이 기판상의 게이트 배선과 데이터 배선에 대응되도록 형성되는 바, 이와 동일한 형태로 변색되는 부분을 형성하기 위해 종래의 블랙매트릭스가 형성되는 부분에 대응하여 상기 레이저 헤드(191)를 일방향으로 왕복 운동을 하며 레이저 빔(193)을 온(on)/오프(off)함으로써 상기 기 판(101)에 대해 흑색으로 변색된 영역(이를 광차단 영역(LS)이라 칭함)이 형성된다. 이 경우, 레이저 빔(193)의 선폭(w1)은 5㎛ 이상 수 mm단위까지 선택적으로 변경할 수 있는 바, 적절히 5㎛ 내지 20㎛로 조절한 후, 상기 레이저 빔(193)의 조사를 진행함으로써 상기 기판(101) 표면을 포함하여 그 내부로 전술한 5㎛ 내지 20㎛ 정도의 폭을 갖는 검게 변색된 광차단 영역(LS)을 형성할 수 있다. 이는 상기 유리기판 내에 포함된 세슘(Cesium; Cs), 알루미늄(Aluminum; Al), 루비듐(Rubidium; Rb), 나트륨(Sodium: Na) 중 하나의 성분이 특정 파장대(1064nm) 및 파워(에너지 밀도)의 레이저 빔 조사에 의한 포톤(photon) 에너지 흡수에 의해 투명한 상태에서 검게 변색되는 특성을 이용한 것이다. 이때 상기 유리기판은 그 자체에 상기 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 루비듐(Rb), 나트륨(Na) 성분 이외에 산소 원소의 비결합 쌍이 많이 존재하는 바, 레이저 빔 조사에 의해 에너지를 흡수함으로써 전자-정공쌍을 이루게 되며 이러한 구조적 특징에 의해 지속적인 에너지를 흡수할 수 있는 상태가 됨으로써 상기 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 루비듐(Rb), 나트륨(Na) 성분이 충분히 검게 변색될 수 있는 상태를 조금 빠른 시간내에 이루도록 하는 것이 특징이다. In this case, the black matrix is typically formed to correspond to the gate wiring and the data wiring on the array substrate. In order to form a discolored portion in the same shape, the black matrix is formed to correspond to the portion where the conventional black matrix is formed. By turning the
이 경우 레이저 빔(193)의 해상도 및 공정 오차와 기판(101)내에서의 열확산에 의해 실질적인 기판(101) 내의 상기 레이저 빔(193) 조사에 의해 형성된 광차단 영역(LS)의 폭(w2)은 상기 레이저 빔(193)의 선폭(w1) 대비 1㎛ 내지 2㎛정도 더 큰 폭을 가지며 형성되게 된다. In this case, the width w2 of the light blocking region LS formed by the irradiation of the
이때, 상기 기판(101)에 있어 레이저 빔(193)이 조사되지 않은 부분 즉 레이 저 빔(193)이 조사되어 검게 변한 광차단 영역(LS)에 의해 둘러싸인 부분은 설명의 편의를 위해 각각 제 1 내지 제 3 광투과 영역(LT1, LT2, LT3)이라 정의한다. 이 경우 상기 제 1 광투과 영역(LT1)은 추후 적색 서브 컬러필터(red sub-color filter)가 형성될 영역이고, 제 2 광투과 영역(LT2)은 녹색, 제 3 광투과 영역(LT3)은 청색 서브 컬러필터(blue sub-color filter)가 형성될 영역이 된다. 도면으로 제시하지 않았지만, 평면적으로 봤을 때, 상기 광차단 영역(LS)은 격자형상을 가진다.In this case, portions of the
이때, 본 발명에 있어서는 상기 광차단 영역(LS)은 상기 기판(101) 두께(t1) 전체에 대해 검은색을 갖도록 변색시키는 것이 아니라 상기 기판(101)의 상면을 기준으로 상기 기판(101) 두께(t1)의 1/5 내지 1/3 정도만이 변색되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 검게 변색되는 부분 즉 광차단 영역(LS)의 두께(t2)는 레이저 빔(193)의 세기 더욱 정확히는 레이저 장치(미도시)의 파워(100 와트(Watt) 내지 200 와트를 적절히 조절함으로써 조정될 수 있다.At this time, in the present invention, the light blocking region LS is not discolored to have a black color with respect to the entire thickness t1 of the
한편 일례로써 전술한 레이저 장치(미도시)를 이용한 레이저 빔 조사 공정에 있어서, 조건 특히 상기 레이저 헤드(191)의 이동속도를 10,000mm/sec, 상기 레이저 빔의 선폭(w1)을 10㎛으로 조절한 경우 1개의 레이저 헤드(191)를 가지고 1m * 1m의 기판(101)에 대해 가로방향 및 세로방향으로 각각 100㎛ 및 200㎛ 간격으로 레이저 빔(193) 조사를 실시한다고 가정하면 대략 23분 내지 25분 정도의 시간이 소요되며, 이를 기판(101)상의 구역을 나누어 4개의 레이저 헤드 또는 6개의 레이저 헤드를 가지고 진행하게 되면 4분 내지 6분정도의 처리시간을 갖게 된다. 이는 종래의 크롬 등의 금속물질을 증착(수Å 내지 수십 Å/sec)하고, 노광, 현상, 식각 및 스트립(strip)을 진행하여 블랙매트릭스를 형성하는 공정시간(단위 공정 이외에 단위 공정 장비 간 이동 시간 등을 포함하여 최소 10분 이상 소요됨)대비 1/2 이하로 줄어들게 된다. 따라서 공정 시간을 단축하고 나아가 현상액, 식각액, 포토레지스트 등을 사용하지 않음으로써 재료비를 절감시키는 효과를 갖게 된다.On the other hand, in the laser beam irradiation process using the above-described laser device (not shown), the condition, in particular, the moving speed of the
이 경우, 평탄한 표면을 갖는 기판(101) 자체가 변색되어 광차단 영역(LS)와 제 1 내지 제 3 광투과 영역(LT1, LT2, LT3)이 정의되며, 이때 상기 광차단 영역(LS)은 기판(101) 표면으로부터 내부로 형성되는 바, 단차가 발생되지 않으므로 추후 공정 진행에 의해 그 상부에 형성되는 물질층에 의한 단차 발생의 문제는 발생하지 않는 것이 본 발명의 가장 큰 특징적인 것이 된다. In this case, the
다음, 도 3b에 도시한 바와 같이, 단차없이 레이저 빔(도 3a의 193) 조사에 의해 검게 변색되어 형성된 광차단 영역(LS)을 포함하는 기판(101) 위로 적색 레지스트를 도포하여 적색 레지스트층(미도시)을 형성하고, 이를 투과영역과 차단영역을 갖는 노광 마스크(미도시)를 이용하여 노광하고, 연속하여 상기 노광된 적색 레지스트층을 현상함으로써 상기 다수의 제 1 영역(110a)에 대해 적색 서브 컬러필터(115a)을 형성한다. 이때, 상기 적색 서브 컬러필터(115a)는 상기 제 1 영역(110a)을 둘러싸며 상기 기판(101) 자체에 형성된 상기 광차단 영역(LS)과 중첩하도록 형성하는 것이 바람직하며, 이때 본 발명의 특성상 상기 광차단 영역(LS)은 상기 기판(101) 자체의 내부에 형성되고 있기 때문에 단차를 발생시키지 않으므로 상기 적색 서브 컬러필터(115a)는 상기 광차단 영역(LS)과 중첩된 부분과 제 1 영 역(110a)에 형성된 부분이 모두 상기 기판(101) 면으로부터 동일한 높이(h2)를 가지며 형성되는 것이 특징이다. Next, as shown in FIG. 3B, a red resist layer is applied by applying a red resist onto the
상기 제 1 광투과 영역(LT1) 및 상기 광차단 영역(LS) 전역에 걸친 상기 적색 서브 컬러필터(115a)의 제 3 두께(TT3)는 실질적으로 균일한데, 왜냐하면 상기 광차단 영역(LS) 및 제 1 내지 3 광투과 영역(LT1, LT2, LT3)는 서로 평탄한 표면을 가지기 때문이다. The third thickness TT3 of the red
다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 적색 서브 컬러필터(115a) 위로 전면에 녹색 레지스트를 도포하고, 이를 상기 적색 서브 컬러필터(115a)을 형성한 것과 같이 동일한 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 다수의 제 2 광투과 영역(LT2)에 대해 녹색 서브 컬러필터(115b)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3C, the green resist is coated on the entire surface of the red
이후, 청색 레지스트를 상기 적, 녹 서브 컬러필터(115a, 115b) 위로 전면에 도포한 후, 상기 적색 및 녹색 서브 컬러필터(115a, 115b)를 형성한 것과 같이 패터닝하여 상기 다수의 제 3 광투과 영역(LT3)에 대해 청색 서브 컬러필터(115c)를 형성한다. Thereafter, a blue resist is applied to the entire surface of the red and green
상기 적, 녹, 청색 서브 컬러필터(115a, 115b, 115c)는 상기 광차단 영역(LS)의 상부에서 서로 소정간격 이격되어 있다. The red, green, and blue
다음, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색 서브 컬러필터(115a, 115b, 115c) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 평탄한 표면을 갖는 공통전극(120)을 형성함으로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판(101)을 완성한다.Next, as illustrated in FIG. 3D, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is disposed on the red, green, and blue
다른 방안으로, 패턴드 스페이서(미도시)는 상기 광차단 영역(LS) 상부의 공통전극 (120) 상에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 패턴드 스페이서는 상기 광차단 영역(LS) 상부에서 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), 포토아크릴(photo acryl), 사이탑(cytop), 그리고 퍼플루오로사이클로부텐(perfluorocyclobutene; PFCB) 중 하나를 코팅 및 패터닝함으로써 형성될 수도 있다. Alternatively, a patterned spacer (not shown) may be formed on the
한편, 전술한 바와 같은 제조 방법에 의해 제조된 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판은 상기 기판 자체에 레이저 빔 조사를 실시함으로써 조사된 부분을 변색되도록 하여 광차단층을 형성하고 있는 것을 보이고 있으나, 이후에는 본 발명의 제 2 실시예로서 기판 자체가 아닌 수지물질층에 대해 파워가 비교적 약한 네오디뮴 야그 레이저 빔을 조사하여 단차를 최소화한 광차단층을 형성하는 것을 특징으로 한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. On the other hand, the color filter substrate for a liquid crystal display device according to the first embodiment manufactured by the manufacturing method as described above is to form a light blocking layer by discoloring the irradiated portion by applying a laser beam irradiation to the substrate itself. After that, as a second embodiment of the present invention, a light blocking layer with a minimum step difference is formed by irradiating a relatively weak power of a neodymium yag laser beam to a resin material layer instead of the substrate itself. The manufacturing method of a color filter substrate is demonstrated.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법의 경우, 파워가 비교적 작은 네오디뮴 야그 레이저 장치를 통해 레이저 빔을 조사함으로써 조사된 부분에서 기판을 변형 시킬 정도의 열 발생이 없는 바, 기판을 올려놓는 스테이지에 냉각 장치를 구비하지 않고 레이저 빔 조사 공정 진행을 할 수 있는 것이 특징적인 것이다. In the method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, heat is generated so as to deform the substrate at an irradiated portion by irradiating a laser beam through a neodymium yag laser device having a relatively small power. It is characteristic that a laser beam irradiation process can be performed, without providing a cooling apparatus in the stage which mounts a board | substrate.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정에 따라 도시한 단면도이다. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연기판((201)) 상에 수지층(205)을 형성한다. 상기 수지층(205)은, 카보네이트 폴리머(carbonate polymer), 폴리에스테르 레진(polyester resin), 그리고 흑색 착색제 화합물(black coloring agent compound)을 포함하는 수지물질로 이루어질 수 있다. First, as shown in FIG. 4A, a
한 예로, 상기 수지층(205)은 두께는 3,000 옹스트롱(Å) 내지 1 미크론(micron)일 수 있다. For example, the
이후 상기 수지층(205)이 형성된 기판(201)을 네오디뮴 야그 레이저 장치(미도시)의 스테이지(미도시) 상에 위치시키고, 상기 수지층(205) 위로 20mm정도의 이격간격(h3)을 갖도록 레이저 빔(293)을 조사하는 레이저 헤드(291)를 위치시킨 후, 상기 레이저 헤드(291)를 10,000mm/sec 내지 12,000mm/sec의 속도로 직선 왕복 운동 이동시키며 상기 수지층(205)에 레이저 빔(293)을 조사한다.Subsequently, the
이때, 상기 네오디뮴 야그 레이저 장치(미도시)는 60Hz정도의 주파수 및 30 와트(Watt) 내지 100 와트정도의 파워를 갖는 1064nm파장의 레이저 빔(293)을 발생시키는 것을 특징으로 하며, 이러한 특성을 갖는 네오디뮴 야그 레이저 장치(미도시)에서 발생한 레이저 빔(293)은 그 세기가 제 1 실시예에 따른 네오디뮴 야그 레이저 장치에서 발생하는 레이저 빔 대비 작음으로 조사되는 부분에 있어서의 열 발생이 적게 된다.In this case, the neodymium yag laser device (not shown) generates a 1064nm
상기 레이저 빔(209)이 조사되어 흑색으로 변색된 수지층(205)을 제외한 나머지 영역의 수지층(205)은 기판으로부터 제거한다. 한 예로, 상기 레이저 빔(209)이 조사된 수지층(205)을 포함한 기판을 IPA(IsoPropylAlcohol) 용액 또는 알코올에 디핑(dipping)하는 것에 의해 상기 변색되지 않은 수지층(205) 만을 선택 적으로 제거할 수 있다. The
상기 제거단계를 거쳐서, 흑색으로 변색된 수지층(205)으로 이루어진 광차단층(210)이 완성되며, 상기 수지층(205)이 제거된 영역은 상기 광차단층(210)의 제 1, 2, 3 오픈부(215a, 215b, 215c)를 이룬다. 도면으로 제시하지 않았지만, 평면적으로 봤을 때, 상기 광차단층(210)은 격자형상을 가진다.Through the removing step, the
상기 광차단층(210)을 이루는 두께는 기존의 크롬계 블랙매트릭스나 수지계 블랙매트릭스보다 훨씬 얇게 형성되기 때문에, 상기 제거단계를 거쳐 상기 오픈부와 광차단층(210) 간에 단차가 생긴다하더라도 기존보다 무시할 정도의 두께에 해당된다. Since the thickness of the
기존의 블랙매트릭스가 가지는 단차로 인한 문제는 블랙매트릭스와 중첩되는 컬러필터가 기판으로부터 높이가 오픈부에 형성되는 컬러필터의 기판으로부터의 높이보다 훨씬 높기 때문에, 점점 로우 셀갭(low-cel gap)구조 추세인 것을 감안했을 때 블랙매트릭스와 중첩되는 컬러필터의 높이로 인해 대향기판과 쇼트를 발생시킬 수 있는 문제점이 있었는데, 본 발명에 따른 블랙매트릭스는 컬러필터의 위치별 높이차에 거의 기여하지 않으므로 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명에 이용되는 상기 수지층(205)은 자체적으로 흑색 착색제 물질을 포함하기 때문에, 비교적 작은 세기(단위 면적당 에너지 밀도)를 갖는 레이저 빔(293)을 통해서도 유리와 비교하여 용이하게 변색되어 상기 광차단층(210)을 형성하게 되며, 이때 열 발생량도 상기 레이저 빔의 세기에 비례하여 작아지게 되는 것이 특징이다. The problem caused by the step difference of the existing black matrix is a low-cell gap structure because the color filter overlapping with the black matrix is much higher than the height from the substrate of the color filter formed in the open portion of the substrate. In consideration of the trend, there is a problem that a short circuit may occur due to the height of the color filter overlapping the black matrix, but the black matrix according to the present invention hardly contributes to the height difference of each position of the color filter. The problem can be solved. Since the
다음, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 수지층(205) 위로 적색 레지스트를 도포하여 적색 레지스트층(미도시)을 형성하고, 이를 투과영역과 차단영역을 갖는 노광 마스크(미도시)를 이용하여 노광하고, 상기 노광된 적색 레지스트층(미도시)을 현상함으로써 상기 제 1 오픈부(215a) 및 이를 둘러싸는 광차단층(210) 일부와 중첩하도록 적색 서브 컬러필터(220a)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 4B, a red resist layer is formed on the
다음, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 적색 서브 컬러필터(220a) 위로 전면에 녹색 레지스트를 도포하고, 이를 상기 적색 서브 컬러필터(220a)를 형성한 것과 같이 동일한 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 다수의 제 2 오픈부(215b) 및 이를 둘러싼 광차단층(210) 일부에 대해 녹색 서브 컬러필터(220b)를 형성하고, 연속하여 청색 레지스트에 대해서도 동일한 공정을 진행하여 상기 다수의 제 3 오픈부(215c) 및 이를 둘러싼 광차단층(210)에 대해 청색 서브 컬러필터(220c)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 4C, the green resist is coated on the entire surface of the red
다음, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색 서브 컬러필터(220a, 220b, 220c) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 전면에 평탄한 표면을 갖는 공통전극(225)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판(201)을 완성한다. 이 단계에서, 상기 공통전극(225)는 실질적으로 평탄하고, 상기 기판(201)과 현저한 단차를 만들지 않는다. 따라서, 상기 컬러필터층(220)과 상기 공통 전극(225) 사이에 별도의 오버코트층은 필요없게 된다. Next, as shown in FIG. 4D, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is applied onto the red, green, and blue
한편, 전술한 제 1, 2 실시예에 있어서는 공통전극까지만 형성한 것을 일례로써 보이고 있으나, 최근에는 액정표시장치의 액정층의 두께를 일정하게 하기 위 해 구성하는 스페이서를 컬러필터 기판 상에 패터닝하여 형성하고 있으며, 이를 본 발명에서도 적용할 수도 있다.Meanwhile, in the above-described first and second embodiments, only the common electrode is formed as an example. However, recently, spacers configured to make the thickness of the liquid crystal layer of the liquid crystal display device constant are patterned on the color filter substrate. It is forming and can also be applied to the present invention.
따라서, 이를 본 발명의 제 1, 2 실시예 적용하면, 상기 공통전극 위로 무색 투명한 수지물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB), 포토 아크릴(photo acryl), 사이토프(cytop), 퍼플루로사이클로부텐(perfluorocyclobutene ; PFCB) 중 하나를 도포하여 제 2 수지물질층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 상기 광차단층에 대응하여 서로 일정간격 이격하며 일정한 높이를 갖는 기둥형태의 패턴드 스페이서를 더욱 형성할 수 있다. Accordingly, when the first and second embodiments of the present invention are applied, a colorless transparent resin material such as benzocyclobutene (BCB), photo acryl, cytotope, and perfluorocyclobutene is disposed on the common electrode. By applying one of the (perfluorocyclobutene; PFCB) to form a second resin material layer and patterning it can be further formed to form a columnar patterned spacer having a predetermined height and spaced apart from each other to correspond to the light blocking layer.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치에 대한 개략적인 단면도이다. 5 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(300)과 컬러필터 기판(400)은 서로 대향되고, 액정층(350)이 상기 어레이 기판(300)과 컬러필터 기판(400) 사이에 배치되어 있다. 상기 어레이 기판(300)은 제 1 투명기판(302)과, 상기 제 1 투명기판(302) 상에 위치하는 게이트 전극, 반도체층, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터(T)와 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 전극(318)을 포함한다. 구체적으로, 상기 게이트 전극(304)은 상기 제 1 투명 기판(302) 상에 위치하고, 게이트 절연막(306)은 상기 게이트 전극(304) 상에 위치하고, 상기 반도체층(308)은 상기 게이트 전극(304) 상부 상기 게이트 절연막(306) 상에 위치하며, 상기 소스 전극(310) 및 상기 소스 전극(310)과 이격되는 드레인 전극(312)은 상기 반도체층(308) 상에 위치한다. 더욱이, 데이터 배선은 상기 소스 전극(310)과 연결되고, 실질적으로 상기 소스 전극(310)은 상기 데이터 배선(314)으로부터 연장된다. 보호층(316)은 상기 소스 전극 및 드레인 전극(310, 312) 상에 형성되고, 상기 드레인 전극(312)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(318)을 가진다. 상기 화소 전극(320)은 상기 보호층(316) 상에 형성되고, 상기 드레인 콘택홀(318)을 통해 상기 드레인 전극(312)에 연결된다. As illustrated, the
상기 컬러필터 기판(400)은 광차단 영역(LS)을 포함하는 제 2 투명 기판(402)과, 상기 제 1 내지 제 3 광투과영역(LT1, 미도시, LT3)에는 적, 녹, 청 서브 컬러필터(406a, 미도시, 406c)를 포함하는 컬러필터층(406)과, 상기 컬러필터층(406) 상에 위치하는 공통전극(408)을 포함한다. 실질적으로, 상기 화소 전극(320)은 적, 녹, 청 서브 컬러필터(406a, 미도시, 406c) 각각에 대응하도록 형성된다. The
더욱이, 패턴드 스페이서(360)는 어레이 기판(300)과 컬러필터 기판(400) 사이에 위치하며, 상기 광차단 영역(LS)에 대응한다. 도면으로 제시하지 않았지만, 제 1, 2 배향막(미도시)은 어레이 기판(300)과 컬러필터 기판(400)의 내부에 형성되고, 상기 패턴드 스페이서 (360)에 접촉한다. In addition, the patterned
다른 대안으로, 상기 패턴드 스페이서(360)는 전술된 제 2 실시예에서 언급된 바와 같이 레진 물질로 이루어진 광차단층(210)이 형성된 컬러필터 기판(400)을 포함하는 액정표시장치에 적용될 수도 있다. Alternatively, the patterned
이하, 본 발명에 따른 블랙매트릭스가 적용된 컬러필터와 어레이 소자가 동일 기판에 형성되는 구조의 액정표시장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a liquid crystal display device having a structure in which a color filter and an array element to which a black matrix is applied according to the present invention is formed on the same substrate will be described with reference to the drawings.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 COT (color filter on thin film transistor) 구조 액정표시장치에 대한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view of a color filter on thin film transistor (COT) structure liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(500, 600)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 두 기판(500, 600) 사이에 액정층(550)이 개재되어 있는 구조에서, 제 1 기판(500) 상에는 게이트 전극(502), 반도체층(506), 소스 전극(508) 및 드레인 전극(510)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 소스 전극(508)과 연결되어 데이터 배선(512)이 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에는 제 1 보호층(514)이 형성되어 있으며, 제 1 보호층(514) 상부에는 컬러필터층(516)이 형성되어 있으며, 컬러필터층(516) 상부에는 제 2 보호층(518)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터층(516)은 적, 녹, 청 서브 컬러필터(516a, 516b, 미도시)로 이루어지는데, 도면에서는 녹색 서브 컬러필터(516b) 영역을 중심으로 해서, 녹색 서브 컬러필터(516b)와 이와 인접한 적색 컬러필터(516a) 영역이 일예로 도시되어 있다. 그리고, 상기 제 1 보호층(514), 컬러필터층(516) 그리고, 상기 제 2 보호층(518)에는 상기 드레인 전극(510)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(520)을 이룬다. 상기 제 2 보호층(518) 상부에는 상기 드레인 콘택홀(520)을 통해 드레인 전극(510)과 연결되는 화소 전극(522)이 형성되어 있다. As shown, the
또 하나의 기판인 제 2 기판(600)의 내부면에는 상기 박막트랜지스터(T) 및 데이터 배선(512)과 대응된 위치에서 블랙매트릭스 역할을 하는 광차단 영역(LS)이 정의되어 있고, 상기 광차단 영역(LS)은 상기 제 2 기판(600)의 일부 영역만을 레이저 빔 조사에 의해 흑색으로 변색시킨 영역에 해당된다. 상기 광차단 영역(LS) 의 형성방법에 대해서는 도 3a 내지 3d를 통해서 설명한 바 있다. On the inner surface of the
상기 광차단 영역(LS)을 포함하는 제 2 기판(600)의 내부면에는 공통 전극(602)이 형성되어 있고, 앞에서 언급했던 액정층(550)은 실질적으로 상기 화소 전극(522)과 공통 전극(602) 사이에 위치한다. 상기 액정층(550)의 두께는 셀갭(CG)에 대응되는 값을 가지며, 상기 셀갭(CG)과 대응된 값을 가지며 상기 화소 전극(522)과 공통 전극(602) 사이 구간의 광차단 영역(LS) 및 데이터 배선(512)과 대응된 위치에는 패턴드 스페이서 (560)가 형성되어 있다. 도 6에서, 상기 패턴드 스페이서(560)은 적색 서브 컬러필터(516a)와 녹색 서브컬러필터(516b) 사이 구간에 위치하지만, 상기 패턴드 스페이서 (560))의 위치는 상기 광차단 영역(LS)의 위치에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.A
이와 같이, 블랙매트릭스와 컬러필터가 서로 다른 기판에 형성되는 COT 구조에서도 본 발명에 따른 블랙매트릭스 및 그 제조방법을 적용하면 전체 공정의 단순화 및 비용 절감에 효과적일 수 있다. As such, applying the black matrix and the method of manufacturing the same according to the present invention may be effective in simplifying the overall process and reducing the cost even in a COT structure in which the black matrix and the color filter are formed on different substrates.
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 블랙매트릭스와 컬러필터를 서로 다른 기판에 형성하는 또 하나의 구조로서 TOC 구조에도 본 발명에 따른 블랙매트릭스 및 그 제조방법을 적용할 수 있다. Although not shown in the drawings, the black matrix according to the present invention and a manufacturing method thereof may be applied to a TOC structure as another structure in which the black matrix and the color filter are formed on different substrates.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하시 실시할 수 있다. However, the present invention is not limited to the above embodiments but may be practiced in various ways without departing from the spirit of the present invention.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 기판 및 그 제조방법에 따르면, 기존의 사진식각 공정을 이용해 형성하는 블랙매트릭스를 이용하지 않고 레이저 빔으로 유리기판의 일부 영역을 흑색으로 변색시켜 광차단 영역으로 사용하거나 또는 흑색착색제를 포함하는 수지물질층을 도포한 후 일부 영역만을 레이저 빔으로 조사하여 흑색으로 변색시키고 그외 영역은 제거하여 광차단층으로 이용함에 따라 기존의 사진식각 공정을 이용한 블랙매트릭스보다 공정시간 및 비용을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 컬러필터 기판에 적용되었을 때 컬러필터에 대한 사진식각 공정 만을 실시하면 되므로, 전체 사진식각 공정수를 줄일 수 있다. As described above, according to the substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, a light blocking region is obtained by discoloring a portion of the glass substrate with a laser beam without using a black matrix formed by a conventional photolithography process. After applying a resin material layer containing a black colorant or by applying a laser beam, only a part of the area is irradiated with a laser beam and discolored to black, and other areas are removed to be used as a light blocking layer. It can effectively save time and money. In addition, when applied to the color filter substrate, only the photolithography process for the color filter may be performed, thereby reducing the total number of photolithography processes.
더욱이, 본 발명에 따른 블랙매트릭스로 이용되는 광차단 영역 또는 광차단층은 단차를 발생시키기 않거나 또는 단차가 거의 없기 때문에 별도의 오버코트층을 생략할 수 있으므로, 이와 관련된 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 블랙매트릭스로 이용되는 광차단 영역 또는 광차단층은 원하는 영역만을 선택적으로 흑색으로 변색시키기 때문에, 그외 영역은 광투과영역으로 사용하는 것이 무방하므로, 기존에서와 같이 제거되지 않고 남아서 흑점 불량을 발생시키는 일이 없으므로, 수율이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.Furthermore, since the light blocking region or the light blocking layer used as the black matrix according to the present invention does not generate a step or almost no step, a separate overcoat layer may be omitted, thereby reducing process time and cost associated therewith. It works. In addition, since the light blocking region or the light blocking layer used as the black matrix according to the present invention selectively discolors only the desired region to black, other regions may be used as the light transmitting region, and thus remain unremoved as before. Since no black spot defects are generated, the problem of low yield can be solved.
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