KR20080062121A - 액정표시패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20080062121A
KR20080062121A KR1020060137514A KR20060137514A KR20080062121A KR 20080062121 A KR20080062121 A KR 20080062121A KR 1020060137514 A KR1020060137514 A KR 1020060137514A KR 20060137514 A KR20060137514 A KR 20060137514A KR 20080062121 A KR20080062121 A KR 20080062121A
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Abstract

본 발명은 공정을 단순화함과 아울러 비용을 절감할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과; 액정을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 합착된 컬러필터 어레이 기판을 구비하고, 상기 컬러필터 어레이 기판은, 셀영역을 구분하며 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 블랙 매트릭스를 포함한다.

Description

액정표시패널 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Panel And Method for Fabricating Thereof}
도 1는 종래 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 종래의 IPS모드의 액정표시패널의 상부 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 명의 실시예에 따른 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 액정표시패널의 상부 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2,102:상부기판 4,104:블랙 매트릭스
18,118:공통전극 32,132:하부기판
6,106:컬러필터 7,107:평탄화층
70,170 : 컬러필터 어레이 기판
80,180 : 박막 트랜지스터 어레이 기판
90,190 : 액정표시패널 52,152 : 액정
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 공정을 단순화함과 아울러 비용을 절감할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하게 된다.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향 전계를 용하는 TN(Twisted Nematic)모드와 IPS(In plan Switch)모드로 대별된다.
TN모드는 상부기판에 대항하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 접은 단점을 가진다. IPS모드는 하부기판상에 나란하게 배치된 화소전극,공통전극간의 수평전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 시야각이 큰 장점이 있는 반면에 개구율이 작은 단점이 있다.
도 1은 종래 IPS모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, IPS모드의 액정표시패널은 이면에 정전기 등을 방지하기 위한 투명전극층(3) 있는 상부기판(2) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(4), 컬러필터(6), 오버코트층(7), 스페이서(13), 상부 배향막(8)으로 구성되는 컬러필터 어레이 기판(70)과, 하부기판(32)상에 형성된 박막 트랜지스터(15), 공통전극(18), 화소전극(16) 및 하부 배향막(38)으로 구성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판(80)과, 컬러필터 어레이 기판(70) 및 박막 트랜지스터 어레이 기판(80) 사이의 내부공간에 주입되는 액정(52)을 구비한다.
컬러필터 어레이 기판(70)에 있어서, 블랙 매트릭스(4)는 하부기판(2)의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역과 중첩되게 형성되며 컬러필터(6)가 형성될 셀영역을 구획한다. 블랙 매트릭스(4)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(6)는 상기 블랙 매트릭스(4)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(6)는 R,G,B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다. 오버코트층(7)은 컬러필터를 덮도록 형성되어 상부기판(2)을 평탄화한다. 컬럼 스페이서(13)는 상부기판(2)과 하부기판(32)사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판(80)에 있어서, 박막 트랜지스터(15)는 게이트라인(도시하지 않음)과 함께 하부기판(32)위에 형성되는 게이트전극(9)과, 이 게이트전극(9)과 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(14,47)과, 반도체층(14,47)을 사이에 두고 데이터라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(40,42)을 구비한다. 이러한 박막 트랜지스터(15)는 게이트라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(16)에 공급한다. 화 소전극(16)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(50)을 사이에 두고 박막 트랜지스터(15)의 드레인 전극(42)과 접촉된다. 공통전극(18)은 화소전극(16)과 교번되도록 스트라입형태로 형성된다. 공통전극(18)은 액정구동시 기준이 되는 공통전압을 공급한다. 이 공통전압과 화소전극(16)에 공급되는 화소전압과의 수평전계에 의해 액정은 수평방향을 기준으로 회전하게 된다.
액정배향을 위한 상/하부 배향막(8,38)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
도 2a 내지 도 2f는 종래 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 스퍼터링 등의 증착방법에 의해 상부기판(2)의 배면에 투명도전층(3)이 형성된다. 이어서, 상부기판(2)의 전면에 불투명 수지가 도포된 후 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 2a에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(4)가 형성된다.
블랙 매트릭스(4)가 형성된 상부기판(2) 상에 적색수지가 증착된 후 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 적색수지(R)가 패터닝됨으로써 도 2b에 도시된 바와 같이 적색 컬러필터(R)가 형성된다.
적색 컬러필터(R)가 형성된 상부기판(2)상에 녹색수지가 증착된 후 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 녹색수지가 패터닝됨으로써 도 2c에 도시된 바와 같이 녹색 컬러필터(G)가 형성된다. 녹색 컬러필터(G)가 형성된 상부기판(2)상에 청색수지가 증착된 후 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공 정과 식각공정에 의해 청색수지가 패터닝됨으로써 도 2d에 도시된 바와 같이 청색 컬러필터(B)가 형성됨으로써 적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된다.
적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된 상부기판(2)상에 유기물질이 전면 증착됨으로써 도 2e에 도시된 바와 같이 오버코트층(7)이 형성한다. 오버코트층(7)은 불투명 수지로 형성된 블랙 매트릭스(2)에 의해 발생되는 단차로 인한 전경(Disclination)현상을 방지하게 된다.
오버코트층(7)이 형성된 상부기판(2)상에 스페이서 물질이 증착된 후 제5 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 스페이서 물질이 패터닝됨으로써 도 2f에 도시된 바와 같이 컬럼 스페이서(13)가 형성된다.
이와 같이, 종래 액정표시패널의 상부 어레이 기판을 형성하기 위해서는 적어도 5 이상의 마스크 공정이 필요하다. 각각의 마스크 공정에는 포토리소그래피공정을 포함하고 포토리소그래피공정은 포토레지스트의 도포, 마스크 정렬, 노광 및 현상을 포함하는 일련의 사진공정이다. 이러한, 포토리소그래피공정은 공정 소요시간이 길고 포토레지스트와, 포토레지스트패턴을 현상하기 위한 현상액의 낭비가 크며, 노광장비 등의 고가장비가 필요하게 된다. 그 결과, 제조공정이 복잡하며 액정표시패널의 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화함과 아울러 비용을 절감할 수 있는 액정표시패널 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과; 액정을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 합착된 컬러필터 어레이 기판을 구비하고, 상기 컬러필터 어레이 기판은, 셀영역을 구분하며 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 블랙 매트릭스를 포함한다.
상기 컬러필터 어레이 기판은 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 형성되는 컬러필터와; 상기 컬러필터 및 상기 블랙 매트릭스 위에 형성된 오버코트층을 구비한다.
상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에서의 오버코트층은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 접촉된다.
상기 블랙 매트릭스는 불투명 수지로 형성된다.
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조방법은 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계와; 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계와; 액정을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 컬러필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하고, 상기 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계는, 셀영역을 구분하며 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계는 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터 및 상기 블랙 매트릭스 위에 오버코트층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에서의 오버코트층은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 접촉된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 4e를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 IPS모드의 액정표시패널(190)을 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 IPS모드의 액정표시패널(190)은 이면에 정전기 등을 방지하기 위한 투명전극층(103) 있는 상부기판(102) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(104), 컬러필터(106), 오버코트층(107), 상부 배향막(108)으로 구성되는 컬러필터 어레이 기판(170)과, 하부기판(132)상에 형성된 박막 트랜지스터(115), 공통전극(118), 화소전극(116) 및 하부 배향막(138)으로 구성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판(180)과, 컬러필터 어레이 기판(170) 및 박막 트랜지스터 어레이 기판(180) 사이의 내부공간에 주입되는 액정(152)을 구비한다.
컬러필터 어레이 기판(170)에 있어서, 블랙 매트릭스(104)는 하부기판(132)의 박막 트랜지스터(115) 영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역과 중첩되게 형성되며 컬러필터(106)가 형성될 셀영역을 구획한다. 블랙 매트릭 스(104)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다.
뿐만 아니라, 블랙 매트릭스(104) 종래 보다 블랙 매트릭스(4)의 두께 보다 3~4㎛ 정도 높은 높이를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 본원발명에서의 블랙 매트릭스(104)는 스페이서의 역할을 할 수 게 된다. 즉, 종래 컬럼 스페이서(13)가 가지는 높이 만큼을 블랙 매트릭스(104)의 두께로 보상함에 따라 본원발명에서는 별도의 컬럼 스페이서 형성을 위한 공정을 생략할 수 있게 된다.
그 결과, 컬럼 스페이서 형성을 위한 마스크 공정을 생략할 수 있게 제조공정이 단순해지고 비용이 절감될 수 있게 된다. 여기서, 블랙 매트릭스는 불투명 수지가 이용됨에 따라 사용자가 원하는 높이를 가지는 블랙 매트릭스 형성이 가능하다.
컬러필터(106)는 상기 블랙 매트릭스(104)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(106)는 R,G,B 별로 형성되어 액정구동시 다양한 색상을 구현한다.
오버코트층(107)은 컬러필터(106) 및 스페이서 역할을 겸하는 블랙 매트릭스(104)를 덮도록 형성된다. 오버코트층(107)은 블랙 매트릭스(104)에 의한 단차를 유지하면서 블랙 매트릭스(104)를 덮도록 형성됨에 따라 블랙 매트릭스(104)의 스페이서의 역할을 보조할 수 있다.
오버코트층(107)에서 블랙 매트릭스(104)와 중첩되는 영역은 박막 트랜지스터 어레이 기판(180)과 직접 접촉하게 된다.
박막 트랜지스터 어레이 기판(180)에 있어서, 박막 트랜지스터(115)는 게이 트라인(도시하지 않음)과 함께 하부기판(132)위에 형성되는 게이트전극(109)과, 이 게이트전극(109)과 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(114,147)과, 반도체층(114,147)을 사이에 두고 데이터라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(140,142)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(116)에 공급한다. 화소전극(116)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(150)을 사이에 두고 TFT의 드레인 전극(142)과 접촉된다. 공통전극(118)은 화소전극(116)과 교번되도록 스트라입형태로 형성된다. 공통전극(118)은 액정구동시 기준이 되는 공통전압을 공급한다. 이 공통전압과 화소전극(116)에 공급되는 화소전압과의 수평전계에 의해 액정은 수평방향을 기준으로 회전하게 된다.
액정배향을 위한 상/하부 배향막(108,138)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널은 종래 컬럼 스페이서(13)가 가지는 높이 만큼 높은 높이를 가지는 블랙 매트릭스를 가지게 됨으로써 블랙 매트릭스가 스페이서의 역할을 겸할 수 있게 된다.
그 결과, 컬럼 스페이서 형성을 위한 별도의 공정이 필요 없게 됨에 따라 제조공정이 단순해지고 비용을 절감될 수 있게 된다.
도 4a 내지 도 4e는 종래 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 스퍼터링 등의 증착방법에 의해 상부기판(102)의 배면에 투명도전 층(103)이 형성된다. 이어서, 상부기판(102)의 전면에 불투명 수지가 도포된 후 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 패터닝됨으로써 도 4a에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(104)가 형성된다. 이 블랙 매트릭스(104)는 스페이서의 역할을 겸할 수 있도록 적어도 4~7㎛ 정도의 높이를 가지도록 형성된다.
블랙 매트릭스(104)가 형성된 상부기판(102) 상에 적색수지가 증착된 후 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 적색수지(R)가 패터닝됨으로써 도 4b에 도시된 바와 같이 적색 컬러필터(R)가 형성된다.
적색 컬러필터(R)가 형성된 상부기판(102)상에 녹색수지가 증착된 후 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 녹색수지가 패터닝됨으로써 도 4c에 도시된 바와 같이 녹색 컬러필터(G)가 형성된다. 녹색 컬러필터(G)가 형성된 상부기판(102)상에 청색수지가 증착된 후 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 청색수지가 패터닝됨으로써 도 4d에 도시된 바와 같이 청색 컬러필터(B)가 형성됨으로써 적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된다.
적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된 상부기판(102)상에 도 4e에 도시된 바와 같이 오버코트층(107)이 전면 형성된다. 이에 따라, 블랙 매트릭스가 스페이서 역할을 할 수 있는 컬러필터 어레이 기판(170)이 형성된다.
이와 같이 본 발명에 따른 액정표시패널(190)의 컬러필터 어레이 기판(170)은 4번의 마스크 공정에 의해 형성될 수 있게 된다.
이에 따라, 종래 비하여 제조공정이 단순해지고 제조비용을 절감된다.
이후, 별도의 공정에 의해 박막 트랜지스터(115) 등의 박막 트랜지스터 어레 이를 구비하는 박막 트랜지스터 어레이 기판(180)을 형성하고 액정을 사이에 두고 컬러필터 어레이 기판(170)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(180)을 합착시킴에 따라 액정표시패널(190)이 완성된다. 여기서, 컬러필터 어레이 기판(170)에서 신장된 블랙 매트릭스(104)는 셀영역을 구획함과 아울러 셀갭을 유지할 수 있게 된다.
이와 같이, 스페이서 역할을 겸할 수 있도록 높은 높이를 갖도록 블랙 매트릭스를 형성하는 방식은 IPS 모드의 액정표시패널에 한정하지 않고 TN 모드의 액정표시패널 뿐만아니라, ECB(Electrical Controlled Birefringence), 나아가 VA(Vertical Alignment) 모드의 액정표시패널에도 용이하게 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시패널 및 그 제조방법은 컬럼 스페이서가 가지는 높이 만큼 높은 높이를 가지는 블랙 매트릭스를 형성함으로써 블랙 매트릭스가 스페이서의 역할을 겸할 수 있게 된다. 이에 따라, 컬럼 스페이서 형성을 위한 별도의 공정이 필요 없게 됨에 따라 제조공정이 단순해지고 비용을 절감될 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 박막 트랜지스터 어레이 기판과;
    액정을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 합착된 컬러필터 어레이 기판을 구비하고,
    상기 컬러필터 어레이 기판은,
    셀영역을 구분하며 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터 어레이 기판은
    상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 형성되는 컬러필터와;
    상기 컬러필터 및 상기 블랙 매트릭스 위에 형성된 오버코트층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에서의 오버코트층은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 접촉된 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 불투명 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  5. 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계와;
    컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계와;
    액정을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 컬러필터 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하고,
    상기 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계는,
    셀영역을 구분하며 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계는
    상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 셀영역에 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터 및 상기 블랙 매트릭스 위에 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에서의 오버코트층은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 접촉되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
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