KR20080058538A - 평판 표시 장치 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 액정 표시장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화이트 서브 픽셀을 구비하는 구조에 있어서, 화이트 픽셀에 대응되는 부위에 별도의 화이트 안료 대신 오버코트층 및 칼럼 스페이서 형성 물질을 통해 그 높이를 주변의 적색, 녹색, 청색 컬러 필터의 상부와 동일 또는 유사하게 하는 것으로, 공정을 단순화한 평판 표시 장치 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 평판 표시 장치는 서로 동일 간격으로 이격되는 복수개의 화소가 정의되고, 상기 각 화소 영역에 대하여 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀이 정의되는 기판과, 상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층과, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층과, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되어 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하기 위해 형성된 보상 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
화이트 서브 픽셀, 칼럼 스페이서, 오버코트층, 화이트 안료, 하프톤 마스크,
Description
도 1은 종래의 일 픽셀의 색상 구현을 나타낸 블럭도
도 2는 본 발명의 일 픽셀의 색상 구현을 나타낸 블럭도
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 사시도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정 사시도
도 6a 내지 도 6c는 도 5a 내지 도 5c에 대응되는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
*도면의 주요 부분을 나타내는 부호의 설명*
100 : 상부 기판 110 : 블랙 매트릭스층
120a : 적색 컬러 필터층 120b : 녹색 컬러 필터층
120c : 청색 컬러 필터층 130 : 오버코트층
150 : 칼럼 스페이서 150a : 보상 패턴
200 : 마스크 301 : 투과부
302 : 반투과부 303 : 차광부
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로 특히, 화이트 픽셀에 대응되는 부위에 별도의 화이트 안료 대신 오버코트층 및 칼럼 스페이서 형성 물질을 통해 그 높이를 주변의 적색, 녹색, 청색 컬러 필터의 상부와 동일 또는 유사하게 하는 것으로, 공정을 단순화한 평판 표시 장치 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluoescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 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 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 적색, 녹색, 청색 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있 다.
이러한 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하부의 어레이 기판을 제조하는 공정과 컬러 필터 및 공통 전극을 포함하는 상부의 컬러 필터 기판을 제조하는 공정 및 제조된 두 기판의 배치와 액정 물질의 주입 및 봉지, 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀(cell) 공정에 의해 형성된다.
일반적인 액정 표시 장치는 크게 액정 표시 모듈과, 상기 액정 표시 모듈의 구동을 위해 필요한 전원을 인가하고 구동에 필요한 제어 신호를 발생하는 시스템(system) 및 상기 액정 표시 모듈 및 시스템을 내장하여 외부로부터 보호하는 외장 케이스를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 일 픽셀의 색상 구현을 나타낸 블럭도이다.
도 1과 같이, 종래의 일 화소는 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 배치되어 있으며, 각 서브픽셀에 인가되는 전압 값에 따라 상기 화소에 소정 색상이 구현된다. 여기서, 도시된 도면에서는 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 스트라이프형으로 형성되어 있는 형태를 나타내고 있으며, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀에 대응되어 상판측에는 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층이 대응되어 형성되며, 하판측에는 상기 적색, 녹색, 청색컬러 필터층에 대향되어 화소 전극이 형성되고, 상기 화소 전극의 가로, 세로 주변을 둘러싸는 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성되고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 상기 화소 전극을 구동하기 위한 박막 트랜 지스터가 형성된다.
이러한 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 상기 상판은 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 대응되는 부위를 가리는 블랙 매트릭스층, 상기 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층 및 이들층의 상부를 평탄하기 위한 오버코트층이 전면 형성되며, 상기 오버코트층 상측 상기 블랙 매트릭스층에 대응되는 일부분에 칼럼 스페이서가 형성된다. 따라서, 적어도 블랙 매트릭스층, 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층 및 칼럼 스페이서를 형성하기 위해 상판은 5 개의 마스크가 소요된다.
그런데, 여기서, 일 화소에서 구현하는 색상 중 화이트의 경우, 각각 적색 또는 녹색또는 청색컬러 필터층과 같이, 해당 색상이 착색되어 있는 부위를 지나 광이 투과되기 때문에, 색순도가 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 화이트의 색순도를 개선키 위한 노력이 제기되어 왔다.
이러한 노력 중 하나로, 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 외에 별도로 화이트(백색) 서브 픽셀을 더 형성시켜 화이트 색상의 순도를 개선시키는 안이 제시되었다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
적색, 녹색, 청색 서브픽셀만으로 화소를 형성시 표시면에 구현되는 화면의 여러가지 색상이 상기 적색, 녹색, 청색 색상을 적절히 조합하여 이루어지는데, 특히 화이트를 구현시에는 상기 적색, 녹색, 청색의 조합에 의해서는 표현하고자 하는 색순도가 떨어지는 실정이다.
따라서, 최근에는 하나의 화소 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 외에 화이트 서 브 픽셀을 더 포함시켜, 상기 화이트 서브 픽셀에 대응되어 투명한 안료를 형성하거나 혹은 화이트 서브 픽셀 내에 안료 사용하지 않고 비워 두어 화이트 색순도를 개선하는 화이트 플러스 구조의 이용이 제기되고 있다.
이 경우, 화이트 서브 픽셀에 투명 안료를 채워두지 않고 비워두면 다른 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀들과의 단차(상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀의 해당 색상의 컬러 필터의 두께에 상당하는)가 크기 때문에 셀 갭 불량이 발생할 우려가 있어, 가급적 근래에는 상기 화이트 서브 픽셀에 화이트 안료를 채워 주변 서브픽셀들과의 단차가 발생됨을 방지하는 구조를 채택하고 있다.
그러나, 이와 같이, 화이트 서브 픽셀 영역에 대응하여 상기 화이트 안료를 채울 경우, 그만큼 화이트 안료에 대한 마스크 및 이를 이용한 노광 및 식각 공정이 소요되어야 하기에 공정 부담이 큰 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 화이트 픽셀에 대응되는 부위에 별도의 화이트 안료 대신 오버코트층 및 칼럼 스페이서 형성 물질을 통해 그 높이를 주변의 적색, 녹색, 청색 컬러 필터의 상부와 동일 또는 유사하게 하는 것으로, 공정을 단순화한 평판 표시 장치 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판 표시 장치는, 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 기판과, 상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터 층과, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층과, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되어 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서 및 상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하기 위해 형성된 보상 패턴을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴은 동일 물질이다. 여기서, 상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴은 동일 공정에서 서로 다른 높이로 형성된다.
상기 기판의 화소를 제외한 영역에 블랙 매트릭스층을 더 포함한다.
상기 칼럼 스페이서 및 상기 보상 패턴은 투명한 감광성 수지로 이루어진다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향되어 배치되며, 상기 각 서브 픽셀에 대응되어 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성된 제 2 기판과, 상기 제 2 기판 상에 상기 각 서브 픽셀의 경계부에 대응되어 서로 교차하여 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 제 1 기판 상에 게이트 라인과, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층과, 상기 제 1 기판의 상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층과, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 제 1 기판 전면에 형성된 오버코트층과, 상기 블랙 매트릭스층 상부 일부에 대응되어 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서와, 상기 백색 서브 픽셀 상부의 상기 오버코트층 상에 상기 나머지 오버코트층과 평탄 화하기 위해 형성된 보상 패턴 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평판 표시 장치의 제조 방법은 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 기판을 준비하는 단계와, 상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 차례로 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 형성하는 단계와, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층을 형성하는 단계와, 상기 오버코트층 상에 감광성 수지를 도포하는 단계 및 상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되는 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하는 보상 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서 및 상기 보상 패턴의 형성하는 단계는 상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴을 서로 다른 높이로 형성한다.
상기 투명한 감광성 수지를 선택적으로 제거하는 단계는 상기 칼럼 스페이서 형성부위에 대응되는 부위에 투과부를, 상기 보상 패턴 형성 부위에 대응되는 부위에 반투과부를 구비한 마스크를 대응시켜 이루어진다.
여기서, 상기 마스크의 반투과부는 회절 패턴이 형성된다. 혹은 상기 마스크의 반투과부는 하프톤 물질이 형성되기도 한다.
또한, 상기 기판 상에 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀의 경계부에 대응 되어, 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 칼럼 스페이서는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 위치한다.
상기 오버코트층은 상기 기판 전면에 대해 동일 두께로 형성된다.
여기서, 상기 보상 패턴은 상기 오버코트층이 갖는 표면 단차를 보상하여 오버코트층 표면과 동일한 높이의 표면을 갖는다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 구비하는 복수개의 화소가 정의되어 서로 대향된, 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에, 상기 서브픽셀의 경계부에 대응되어 서로 교차하는 방향으로 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀에 대응되어 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기판의 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계와, 상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 차례로 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 형성하는 단계와, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층을 형성하는 단계와, 상기 오버코트층 상에 감광성 수지를 도포하는 단계 및 상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되는 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하는 보상 패 턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 일 픽셀의 색상 구현을 나타낸 블럭도이다.
도 2와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 일 화소는 적색, 녹색, 청색, 백색 서브 픽셀을 모두 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 일 화소는 스트라이프 형상으로 형성될 수도 있고, 혹은 가로, 세로 각각 2개의 서브픽셀이 위치하도록 하는 형상의 사각형 형상으로 형성될 수도 있다.
이러한 4개의 서브픽셀을 구비한 액정 표시 장치의 제조 방법의 일 예에 대하여 살펴본다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 사시도이다.
먼저, 상부 기판(10)을 준비한다. 상기 상부 기판(10)은 복수개의 서브픽셀을 구비하고 있으며, 상기 각 서브 픽셀은, 도시되지 않았지만, 상기 상부 기판(10)과 대향되어 배치되는 하부 기판(미도시)의 서로 교차하는 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인에 의해 그 영역이 정의된다. 그리고, 각 화소는 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 픽셀을 구비하여 형성된다.
도 3a 와 같이, 상기 상부 기판(10) 상의 화소 영역을 제외한 영역, 예를 들어, 하부 기판의 게이트 라인 데이터 라인 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(11)을 형성한다.
이어, 상기 블랙 매트릭스층(11)으로 구분되는 각 서브픽셀 영역에 대응되어, 차례로 적색 컬러 필터층(12a), 녹색 컬러 필터층(12b) 및 청색 컬러 필터층(12c)을 형성한다. 각 색상의 컬러 필터층(12a, 12b, 12c)을 도포한 후, 이를 노광 및 현상 공정에서 의해 선택적으로 패터닝하거나 혹은 특정 부위에만 잉크젯 프린팅 방법 등에 의해 형성할 수 있다. 도시된 도면은 도 2와 같이, 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 픽셀을 스트라이프 형으로 형성한 예를 나타낸 것이다.
이어, 도 3b와 같이, 상기 기판(10) 상에 상기 백색 서브 픽셀에 대응되는 부위에 투명한 화이트 안료를 이용하여 화이트 컬러 필터층(12d)을 형성한다.
도 3c와 같이, 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 픽셀을 포함한 상기 기판(10) 전면에 오버코트층(13)을 형성한다.
도 3d와 같이, 상기 기판(10) 전면에 감광성 수지를 도포한 후, 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 칼럼 스페이서를 형성한다. 상기 칼럼 스페이서는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 대응되는 상기 오버코트층에 상에 형성된다.
이상과 같이, 액정 표시 장치에 있어서, 상기 상부 기판인 기판 상에 소요되는 마스크는 블랙 매트릭스층, 적색, 녹색, 청색, 백색 컬러 필터층 및 칼럼 스페이서를 형성하기 위한 것으로, 총 6개 소요된다.
그러나, 이 경우, 백색 서브 픽셀에 대응되어 별도로 마스크를 사용하여 화이트 컬러 필터층을 형성할 경우, 마스크가 적색, 녹색, 청색 구조 대비 더 소요되고, 또한, 마스크 추가에 따라 상기 화이트 컬러 필터층을 형성하기 위해 노광 및 현상 공정이 늘게 되고, 이러한 과정에 의해 공정 물류가 증가하여 공정 시간이 늘게 되며, 또한, 마스크 추가에 의해, 이전 마스크를 이용하여 형성된 층과 이후에 마스크를 이용하여 형성될 층간의 얼라인 과정이 이루어지지 않을 경우 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 서브픽셀에 대응하여서는 해당 색상의 안료가 채워지도록 각 색상의 안료 형성 공정을 진행하고(10S), 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀과 함께 백색 서브 픽셀를 포함한 상부 기판 전면에 오버코트층을 균일한 두께로 형성(20S)하고, 상기 오버코트층 상 소정 부위에 칼럼 스페이서와, 상기 백색 서브 픽셀에 대응하는 오버코트층 상에 칼럼 스페이서 형성 공정에서 함께 보상 패턴을 형성하는(30S) 과정을 통해 주변부(적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀)와 단차를 없애고, 평탄화함을 꾀하고 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법의 다른 실시예를 나타낸 공정 사시도이며, 도 6a 내지 도 6c는 도 5a 내지 도 5c에 대응되는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 5a 및 도 6a와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 먼저, 상부 기판 상(100)에 각 서브 픽셀의 외곽 부분에 대응되는 부위에 블랙 매트릭스 층(101)을 형성한다. 여기서, 상기 각 서브 픽셀의 외곽 부분은 도시되지 않았지만, 하부 기판의 서로 교차되어 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성되는 부위에 대응되는 것이다.
이어 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀에 대응되어 각각 해당 색상의 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층을 형성하고, 이어, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀을 포함하는 상부 기판 전면에 오버코트층을 형성한다.
이어, 오버코트층 상에 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 중 적어도 하나의 서브 픽셀에 대응하여 칼럼 스페이서를 형성하고, 백색 서브 픽셀에 대응되는 부위에 보상 패턴을 형성하여 주변 서브 픽셀의 오버코트층의 표면과 평탄화한다.
이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 5a 및 도 6a와 같이, 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 상부 기판(100)을 준비한다. 이어, 상기 상부 기판(100) 상에 블랙 매트릭스층(110)을 형성한다.
이어, 상기 블랙 매트릭스층(110)을 포함한 상부 기판(100) 전면에 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀에 대응하여 차례로 적색, 녹색, 청색컬러 필터층(120a, 120b, 120c)을 형성한다. 이러한 상기 각 색상의 컬러 필터층(120a, 120b, 120c)은 약 1 내지 3㎛의 높이로 형성한다.
경우에 따라, 상기 블랙 매트릭스층(110)은 생략될 수 있다. 이와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(110)이 생략될 경우에는, 하부 기판(미도시) 상에 블랙 매트릭스층이 형성되거나 혹은 하부 기판 상에 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과 같은 금속 라인이 블랙 매트릭스층이 갖는 차광 기능을 대신할 수 있다.
이어, 도 5b 및 도 6b와 같이, 상기 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층(120a, 120b, 120c)을 포함한 상부 기판(100) 전면에 오버코트층(130)을 형성한다. 여기서, 상기 오버코트층(130)은 상기 적색, 녹색, 청색 컬러 필터층(120a, 120b, 120c) 형성시 단차가 반영되어 형성되는 것으로, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층(120a, 120b, 120c)과 같이 안료층이 형성된 부위와 백색 서브 픽셀과 같이 안료층이 형성되지 않은 부위간에 약 안료층에 두께만큼 단차의 차이를 갖는다. 예를 들어, 상기 오버코트층(130)은 상대적으로 컬러 필터층보다는 낮은 두께로 형성되며, 그에 따라, 상기 각 색상의 컬러 필터층의 표면이 갖는 단차를 보상할 수 있을 정도로 평탄하게 형성되지 못하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층(120a, 120b, 120c)이 그 주변과 갖는 단차가 반영되어 형성된다.
이어, 도 5c 및 도 6c와 같이, 상기 오버코트층(130)을 포함한 전면에 약 3 내지 7㎛의 두께로 투명한 감광성 수지를 도포하고, 이를 선택적으로 제거하여, 상기 블랙 매트릭스층(110) 상부 소정 부위에 대응되는 상기 오버코트층(130) 상에 칼럼 스페이서(150)를 형성하고, 상기 칼럼 스페이서(150)를 제외한 나머지 오버코트층(130) 표면에서, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층(120a, 120b, 120c)이 형성되는 부위와 단차를 갖는 백색 서브 픽셀에 대응되는 면을 평탄하게 하도록 하는 보상 패턴(150a)을 형성한다.
여기서, 상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴은 투명한 감광성 수지로 동일 물질로 이루어지되, 상기 투명한 감광성 수지를 패터닝하는 과정에서 이용하는 마 스크를 도 5c 와 같이, 하프톤 마스크 또는 회절 노광 마스크(300)를 이용하여 패터닝하는 것이다.
이 경우, 상기 하프톤 마스크 또는 회절 노광 마스크(300)는 상기 보상 패턴(150b)이 형성되는 부위에 대응되어 반투과부(302)가 정의되어 있다. 예를 들어, 상기 반투과부(302)는, 하프톤 마스크에서는 해당 부위에 광량이 반감되어 투과될 수 있는 하프톤 물질이 형성되어 있으며, 상기 회절 노광 마스크에서는 회절 패턴이 구비되어, 상기 회절 패턴을 투과한 광이 회절 현상에 의해 광량이 줄어 투과될 수 있도록 하는 구조로 이루어진다.
이러한 상기 반투과부(302)를 구비하는 하프톤 마스크 또는 회절 노광 마스크(300)에 의해 상기 반투과부(302)에 대응되는 부위에 상기 투명한 감광성 수지가 반노광되어, 일부 두께만 남아있게 되는 것이다. 여기서, 상기 반투과부(302)가 갖는 하프톤 정도 또는 회절 패턴의 수치를 조절하여, 상기 회절 노광 마스크 또는 하프톤 마스크를 이용시의 상기 투명한 감광성 수지의 노광 및 현상 후 남아있는 두께를 조절할 수 있다.
도시된 도면에서는 상기 투명한 감광성 수지가 네거티브 감광성을 갖는 물질로, 광이 조사된 부위가 남는 특성을 가진 것으로, 상기 칼럼 스페이서(150) 형성 부위에 대응되어 투과부(301)가 정의되어 있으며, 상기 투과부(301)와 반투과부(302)를 제외한 부위가 차광부(303)로 정의된다.
이와 같이, 상기 칼럼 스페이서(150)와 상기 보상 패턴(150a)은 하나의 마스크를 이용하여 투명한 감광성 수지를 패터닝하는 동일 공정에서 서로 다른 높이로 형성될 수 있다.
상술한 액정 표시 장치의 제조 방법은 이에 한하지 않고, 화이트 서브 픽셀을 포함하는 컬러 필터 어레이와 상하 기판 사이에 소정 갭을 위하여 칼럼 스페이서가 형성되는 구조의 평판 표시 장치 및 이를 제조하는 방법에 적용할 수 있을 것이다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 평판 표시 장치 및 이의 제조 방법과 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
화이트(백색)의 색순도를 개선하기 위해 화소에 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 외에 백색 서브 픽셀을 추가하는 구조에 있어서, 백색 서브 픽셀에 대응되어 화이트 안료를 형성하는 공정을 생략하며, 칼럼 스페이서 형성 공정에서 상기 백색 서브 픽셀에 대응되는 부위에 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 위치하는 부위에서 상기 칼럼 스페이서에 비해 낮은 높이이며, 상기 백색 서브픽셀 주변의 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀의 오버코트층 표면과 동일 표면을 갖는 보상 패턴을 형성한다.
이러한 과정을 통해 화이트 안료 형성 공정을 생략할 수 있어, 마스크 사용을 절감할 수 있으며, 이로써, 공정 시간 절감 및 마스크 감소에 따른 수율 향상을 기대할 수 있다.
또한, 백색 서브 픽셀에 대응되는 부위에 칼럼 스페이서를 형성하는 공정과 동일 공정에서 오버코트층의 표면이 갖는 단차를 메울 수 있어, 영역별 표면이 갖는 단차를 상부 기판 어레이 형성 마지막 단계에서 보상할 수 있어, 영역별로 의도한 높이를 꾀할 수 있으며, 이로써, 상하부 기판간 의도한 셀갭을 유지할 수 있어, 셀 갭 불안정을 방지할 수 있다.
Claims (16)
- 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 기판;상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층;상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층;상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되어 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서; 및상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하기 위해 형성된 보상 패턴을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴은 동일 물질인 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴은 동일 공정에서 서로 다른 높이로 형 성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 기판의 화소를 제외한 영역에 블랙 매트릭스층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
- 제 항에 있어서,상기 칼럼 스페이서 및 상기 보상 패턴은 투명한 감광성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
- 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 제 1 기판;상기 제 1 기판과 대향되어 배치되며, 상기 각 서브 픽셀에 대응되어 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성된 제 2 기판;상기 제 2 기판 상에 상기 각 서브 픽셀의 경계부에 대응되어 서로 교차하여 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인;상기 제 1 기판 상에 게이트 라인과, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 형성된 블랙 매트릭스층;상기 제 1 기판의 상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층;상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 제 1 기판 전면에 형성된 오버코트층;상기 블랙 매트릭스층 상부 일부에 대응되어 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서;상기 백색 서브 픽셀 상부의 상기 오버코트층 상에 상기 나머지 오버코트층과 평탄화하기 위해 형성된 보상 패턴; 및상기 제 1, 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 포함하는 복수개의 화소가 정의된 기판을 준비하는 단계;상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 차례로 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 형성하는 단계;상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층을 형성하는 단계;상기 오버코트층 상에 감광성 수지를 도포하는 단계; 및상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되는 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하는 보상 패턴을 형성하는 단계를 포함 하여 이루어짐을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 칼럼 스페이서 및 상기 보상 패턴의 형성하는 단계는 상기 칼럼 스페이서와 상기 보상 패턴을 서로 다른 높이로 형성하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 투명한 감광성 수지를 선택적으로 제거하는 단계는상기 칼럼 스페이서 형성부위에 대응되는 부위에 투과부를, 상기 보상 패턴 형성 부위에 대응되는 부위에 반투과부를 구비한 마스크를 대응시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 9항에 있어서,상기 마스크의 반투과부는 회절 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 9항에 있어서,상기 마스크의 반투과부는 하프톤 물질이 형성된 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 기판 상에 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀의 경계부에 대응되어, 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 12항에 있어서,상기 칼럼 스페이서는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 오버코트층은 상기 기판 전면에 대해 동일 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 보상 패턴은 상기 오버코트층이 갖는 표면 단차를 보상하여 오버코트층 표면과 동일한 높이의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치의 제조 방법.
- 각각 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀을 구비하는 복수개의 화소가 정의 되어 서로 대향된, 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;상기 제 1 기판 상에, 상기 서브픽셀의 경계부에 대응되어 서로 교차하는 방향으로 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하는 단계;상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브픽셀에 대응되어 화소 전극을 형성하는 단계;상기 제 2 기판 상에 상기 제 1 기판의 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 대응되어 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계;상기 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 각각 대응되어 차례로 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 형성하는 단계;상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 오버코트층을 형성하는 단계;상기 오버코트층 상에 감광성 수지를 도포하는 단계; 및상기 감광성 수지를 선택적으로 제거하여, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층 중 적어도 하나의 컬러 필터층에 대응되는 상기 오버코트층 상부에 형성된 칼럼 스페이서를 형성하고, 상기 백색 서브픽셀 상부의 오버코트층이 나머지 서브픽셀 상부의 오버코트층과 갖는 단차를 보상하는 보상 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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