KR20080110249A - 수직정렬모드 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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장형석
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Abstract

수직정렬모드 액정표시장치 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 특히 어레이기판 상부에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하며, 상기 화소 영역에 슬릿 패턴에 의해 서로 이격된 다수의 화소 패턴으로 이루어진 화소 전극을 형성하여 어레이기판을 형성하는 단계와 상기 어레이기판의 상부로 상기 어레이기판에 대향하며, 상기 화소영역에 대응하여 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 청색 및 녹색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 형성하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터상에 공통전극을 형성하며, 상기 공통전극상에 상기 각 화소 패턴에 대응하는 리브(rib)를 두께가 서로 동일하게 형성하여 컬러필터기판을 형성하는 단계를 제공한다.
수직정렬모드, 시야각, 제어, 리브, 단차

Description

수직정렬모드 액정표시장치 및 그 제조 방법{VERTICAL ALIGNMENT MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
도 1은 종래의 수직정렬모드 액정표시장치의 일부를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 수직정렬모드 액정표시장치중 컬러필터기판의 구성을 나타낸 저면도.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 구성을 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치중 컬러필터기판의 구성을 나타낸 저면도.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 구성을 나타낸 측단면도.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 제 3실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 4실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 화이트 컬러필터의 휘도를 나타낸 휘도 곡선
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110, 210 : 어레이기판 120, 220 : 컬러필터기판
130, 230 : 액정층
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 각 화소별 액정 제어를 원활하게 함과 동시에 빛 샘을 감소시킨 수직정렬모드 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시 장치(plate panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정표시장치(Thin film transistor liquid crystal display)가 개발되었다.
이러한 액정표시장치의 디스플레이 방법은 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는데, 이는 상기 액정분자의 구조가 가늘고 길며 그 배열에 있어서 방향성을 갖는 선 경사각(pretilt angle)을 갖고 있기 때문에, 인위적으로 액정에 전압을 인가하면 액정분자가 갖는 선 경사각을 변화시켜 상기 액정 분자의 배열 방향을 제어할 수 있으므로, 적절한 전압을 액정층에 인가함으로써 상기 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절하여 액정의 분자배열을 변화시키고, 이러한 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 임의로 변조함으로써 원하는 화상정보를 표현한다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동형 액정표시장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 화상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
일반적인 액정표시장치를 이루는 기본적인 소자인 액정 패널은 상부의 컬러필터기판과 하부의 어레이기판이 서로 대향하여 소정의 간격을 두고 이격되어 있고, 이러한 두 개의 기판 사이에 액정분자를 포함하는 액정이 충진되어 있는 구조이며, 더욱 정확히는 상기 충진된 액정의 초기 배열 및 전압에 따른 움직임을 조절하기 위한 고분자 배향막이 상기 각각의 기판 내부의 전극을 덮으며 추가로 형성되어 있다.
이때, 이러한 액정에 전압을 인가하는 전극은 컬러필터기판에 위치하는 공통전극과 어레이기판에 위치하는 화소 전극이 되고, 이러한 2개의 전극에 전압이 인가되면, 인가되는 전압의 차이에 의하여 형성되는 상하의 수직적 전기장이 그 사이에 위치하는 액정 분자의 방향을 제어하는 방식을 사용한다.
그러나, 전술한 바와 같은 구조를 갖는 액정표시장치는 공통전극과 화소 전극이 수직적으로 형성되고, 여기에 발생하는 상하의 수직적 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식이므로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 장점은 있으나, 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
그리하여, 이러한 좁은 시야각 문제를 해결하기 위해, 각 화소 내에 주시야각 방향이 다른 다수의 도메인을 대칭적으로 형성하여 시야각의 보상효과를 나타내는 멀티도메인(multi-domain) 액정모드가 제안되었다.
상기 멀티도메인을 구현하는 방법으로는 C-TN(Complementary TN)모드, DDTN(Domain Divided TN)모드가 있었으나, 재료와 공정상의 문제가 있었고, 최근에는 IPS(In Plain Switching mode)모드, VA(Vertical Alignment)모드 등이 제안되었다.
도 1 및 도 2에는 전술한 멀티도메인 수직정렬모드(VA모드)를 액정표시장치갖는 액정표시장치가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 수직정렬모드 액정표시장치는 게이트 전극(11), 데이터 전극(미도시), 게이트 절연막(13), 액티브층(14a)과 오믹콘택층(14b)으로 이루어진 반도체층(14), 소스 및 드레인 전극(15, 16)을 포함하는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)가 구성되고, 상기 박막트랜지스터(Tr) 위로 전면에 형성된 보호층(17) 위로 슬릿형태의 화소 전극(18)이 구비된 어레이기판(10)과, 하부의 어레이기판(10) 상에 구비된 게이트 전극(11) 및 데이터 전극과 박막 트랜지스터(Tr)에 대응하는 영역에 형성되는 블랙매트릭스(21)와, RGB 컬러 레지스트에 의한 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 (R, G, B)및 W 컬러필터(VAC)(이하, 화이트 컬러필터라 칭함)과, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 (R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC)의 하부에 코 팅되는 오버코팅층(23)과, 오버코팅층(23)의 하부에 형성되는 공통전극(24)과, 공통전극(24)의 하부에 각 화소 전극(18)에 대응되는 복수의 리브(rib)(25)를 갖는 컬러필터기판(20)과, 상기 두 기판(10, 20) 사이에 개재된 음의 유전 이방성을 갖는 액정층(30)으로 구성되어 있다.
전술한 수직정렬모드 액정표시장치에 있어서, 광시야각을 갖도록 하기 위해서는 하나의 화소영역(P)에 4도메인을 구성하는 기술이 필요하다. 이러한 4도메인을 형성하기 위해, 어레이기판(10) 상의 화소 전극(18)을 부분적으로 식각하여 슬릿형태를 갖도록 구성하고, 상부의 컬러필터기판(20)은 적색, 녹색, 청색 포토레지스트에 의한 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 (R, G, B) 및 포토레지스트를 충진하지 않고 시야각 제어를 위해 화이트 컬러필터(VAC)을 형성하고, 공통전극(24)의 하부에 화소 전극(18)과 대응되는 위치에 원형 돌기 형태의 복수의 리브(rib)(25)를 형성한다. 상기 하부의 슬릿형태의 화소 전극(18)과 상부의 리브(25)에 의해 측면전기장을 유도함으로써 4도메인을 형성하여 시야각을 넓히고 있다.
하지만, 전술한 종래의 수직정렬모드 액정표시장치는 오버코팅층이 형성되면 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 상에 형성되는 부분과 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)를 제외한 영역, 즉 화이트 컬러필터(VAC) 상에 형성되는 부분간에는 단차가 발생하게 되고, 단차를 유지한 상태에서 리브를 형성하기 위해 감광성 포토레지스트를 코팅한 후 포토 마스크를 이용하여 동시에 리브를 형성하기 때문에 화이트 컬러필터(VAC)과 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)의 리브 두께가 동일 선상에 위치하는 두께를 갖게 된다. 그리하여, 화이트 컬러필터(VAC)의 리브 두 께는 매우 높고, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)의 리브 두께는 매우 낮게 나타나고, 화이트 컬러필터(VAC)의 리브의 원형 돌기 형태로 형성되기 때문에 프린트 공정 자체의 정밀성의 저하로 인하여 형성된 리브의 높이가 균일하지 못하다.
이와 같이, 리브의 높이가 균일하지 못하면 각 부위별로 구동전압이 불균일해져 이로 인해 광시야각에서는 화이트 컬러필터(VAC)의 하부에 위치한 리브의 제어력, 리브에 의한 전계의 왜곡이 떨어져 액정의 방향 제어력이 떨어지고, 협시야각에서는 블랙 휘도가 높아져 화질에 영향을 끼치는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화이트 컬러필터의 리브 두께와 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 리브 두께가 동일하게 형성되도록 함으로써 시야각 제어가 향상되도록 하는 수직정렬모드 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치는 복수개의 화소 영역들 내에 각각 구비된 박막 트랜지스터 및 상기 각 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극을 갖는 어레이기판, 상기 어레이기판과 대향하도록 배치되며 상기 각 화소영역에 대응하여 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 덮는 공통전극, 상기 공통전극 상에 배치되며 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터와 대응하는 제1 리브 및 상기 화이트 컬러필터 과 대응하는 제2 리브를 구비한 컬러필터기판 및 상기 화소 전극과 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함하며 제1 및 제2 리브들의 높이는 동일하다.
이때, 상기 리브의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값이 바람직하다.
이때, 상기 다수의 화소 패턴과 리브(rib)에 의해 4도메인이 형성되는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 각각의 리브는 상기 각 화소 패턴의 영역에 대응된다.
이때, 상기 각각의 리브는 상기 각 화소 패턴의 중앙부에 대응되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 리브는 돌기 형태로 형성되는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 화이트 컬러필터의 리브는 적어도 1개 이상 홀수로 형성되는 것이 특징이다.
이때, 상기 화이트 컬러필터의 리브는 바 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 바 형태의 상기 화이트 컬러필터의 리브는 그 하단이 일정 곡률을 갖도록 형성되는 것이 좋다.
본 발명에 따른 수직정렬모드 액정표시장치 제조방법은 어레이기판 상부에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하며, 상기 화소 영역에 슬릿 패턴에 의해 서로 이격된 다수의 화소 패턴으로 이루어진 화소 전극을 형성하여 어레이기판을 형성하는 단계와; 상기 어레이기판의 상부로 상기 어레이기판 에 대향하며, 상기 화소영역에 대응하여 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 형성하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터 하부에 공통전극을 형성하며, 상기 공통전극 하부에 상기 각 화소 패턴에 대응하는 리브(rib)를 두께가 서로 동일하게 형성하여 컬러필터기판을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 컬러필터기판을 형성하는 단계는 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와, 상기 블랙매트릭스 및 노출된 기판 상에 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 형성하는 단계와, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터의 상면에 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 공통전극 상면에 서로 이격된 다수의 리브(rib)를 패터닝하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 리브를 패터닝하는 단계는 상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 일정 두께로 1차 코팅하는 단계와; 상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 화이트 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 바 형태의 리브를 형성하는 단계와; 상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 일정 두께로 2차 코팅하는 단계와, 상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 돌기 형태의 리브를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 리브를 패터닝하는 단계는 상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 1차 코팅하는 단계와, 상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 돌기 형태의 리브를 형성하는 단계와, 상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 일정 두께로 2차 코팅하는 단계와, 상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 화이트 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 바 형태의 리브를 형성하는 단계를 더 포함한다.
이때, 상기 리브 형성층은 그 두께가 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값인 것이 바람직하다.
이때, 상기 리브를 패터닝하는 단계는 상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 코팅하는 단계와, 상기 리브 형성층을 회절 마스크 또는 하프 톤 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 각각 돌기 형태의 리브와, 화이트 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 바 형태의 리브를 동시에 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 리브 형성층은 그 두께가 1㎛에서 2㎛ 사이의 값이다.
이때, 상기 회절 마스크의 회절 영역 또는 하프 톤 마스크의 반투과 영역이 적색, 녹색 및 청색 컬러필터와 대응되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 회절 마스크의 회절 영역 또는 하프 톤 마스크의 반투과 영역이 화이트 컬러필터과 대응되는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 감광성 유기절연물질은 포지티브 타입다.
이때, 상기 감광성 유기절연물질은 네거티브 타입인 것이 특징이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명한다.
〈제 1실시예〉
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 구성을 나타낸 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치중 컬러필터기판의 구성을 나타낸 저면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(100)는, 어레이기판(110), 컬러필터기판(120) 및 어레이기판(110)과 컬러필터기판(120) 사이에 개재되는 액정층(130)으로 구성된다.
어레이기판(110)은 투명한 기판(111) 상에 게이트 전극(112)을 포함하는 게이트 배선(미도시), 소오스 전극(115)을 포함하는 데이터 배선(미도시) 및 드레인 전극(116)이 형성되어 있다. 게이트 전극(112) 및 게이트 배선은 게이트 절연막(113)에 의하여 절연된다.
게이트 절연막(113) 상부에는 게이트 전극(112)에 대응하는 아몰퍼스 실리콘 패턴(114a) 및 아몰퍼스 실리콘 패턴(114a) 상에 상호 이격된 한 쌍의 n+ 아몰퍼스 실리콘 패턴(114b)으로 이루어진 반도체 패턴(114)이 배치된다. 반도체층(114)의 각 n+ 아몰퍼스 실리콘 패턴(114b) 상에는 각각 소오스 및 드레인 전극(115, 116)이 전기적으로 접속된다.
소오스 및 드레인 전극(115, 116)들은 보호층(117)에 의하여 절연되고, 보호층(117)은 드레인 전극(116)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(117a)을 갖는다.
드레인 콘택홀(117a)을 갖는 보호층(117) 상에는 드레인 콘택홀(117a)에 의하여 노출된 드레인 전극(116)과 접촉하는 화소 전극(118)이 배치된다. 화소 전극(118)은 다수의 슬릿 패턴에 의해 상호 이격 된 다수의 화소 패턴들을 포함한다.
도 3을 다시 참조하면, 컬러필터기판(120)은 투명 기판(121)의 하면에는 블랙 매트릭스(122)가 형성된다. 블랙 매트릭스(122)는 어레이기판(110)에 배치된 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막 트랜지스터(Tr)에 대응하는 영역에 배치된다. 블랙 매트릭스(122)는, 평면상에서 보았을 때, 격자(lattice) 형상을 갖고, 격자 형상을 갖는 블랙 매트릭스(122)에 의하여 광이 투과되는 개구들이 매트릭스 형태로 배치된다.
도 4를 참조하면, 블랙매트릭스(122)에 의하여 형성된 각 개구에는 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC)들이 쿼드 타입(quad type)으로 배치된다.
또한, 컬러필터 기판(120)은 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC)를 덮는 오버코팅층(124), 오버코팅층(124) 상에 배치된 공통전극(125), 공통전극(125)상에 배치되며, 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC) 상에 각각 배치된 리브(rib) 형상의 돌기(126)가 배치된다.
본 실시예에서, 화이트 컬러필터(VAC)보다 상대적으로 높게 배치된 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)들 상에 배치된 리브 형상의 돌기(126)의 높이가 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B) 보다 상대적으로 낮게 배치된 화이트 컬러필터(VAC)상에 배치된 리브 형상의 돌기(126)의 높이 보다 높을 경우, 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)에 배치된 리브 형상의 돌기(126)들에 의한 액정 제어력이 감소되고, 화이터 컬러필터(VAC)상에 배치된 리브 형상의 돌기(126)에 의하여 오프 모드(off-mode)일 때 블랙이 뜨는 단점을 갖게 된다.
이를 방지하기 위해 본 실시예에서는 화이트 컬러필터(VAC)보다 상대적으로 높게 배치된 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)들 상에 배치된 리브 형상의 돌기(126)의 높이 및 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B) 보다 상대적으로 낮게 배치된 화이트 컬러필터(VAC)상에 배치된 리브 형상의 돌기(126)의 높이는 공통 전극(125)의 표면으로부터 측정하였을 때, 실질적으로 동일한 높이를 갖고, 이로 인해 화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 부분의 셀 갭 확보가 용이해져 협 시야각을 방지 및 시야각 제어 효과가 크게 향상된다.
이때, 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)들 상에 배치된 리브 형상의 돌기(126) 및 화이트 컬러필터(VAC) 상에 배치된 리브 형상의 돌기(126)들의 높이는 약 1㎛ 내지 약 1.5㎛일 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1실시예에 따른 컬러필터기판의 제작 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제 1실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도들이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(121) 상에 크롬(Cr) 또는 크롬산화 물(CrOx) 등의 금속물질을 전면에 증착하거나 또는 블랙레진(black resin)을 전면에 도포하여 블랙매트릭스층(미도시)을 형성하고 이를 패터닝하여 어레이기판상에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터가 형성된 부분에 대응하는 격자 형상에 의하여 개구들을 갖는 블랙매트릭스(122)를 형성한다.
블랙매트릭스(122)를 덮는 적색 포토레지스트층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 블랙 매트릭스(122)의 개구들 중 일부에 적색 컬러필터(R)들을 형성한다.
동일한 방법으로 블랙 매트릭스 및 적색 컬러필터(R)을 덮는 녹색 포토레지스트층을 형성하고 패터닝하여 녹색 컬러필터(G)을 형성한다. 녹색 컬러필터(G)는, 평면상에서 보았을 때, 적색 컬러필터(R)와 인접하게 배치된다.
동일한 방법으로 블랙 매트릭스, 적색 컬러필터(R) 및 녹색 컬러필터(G)를 덮는 청색 포토레지스트층을 형성하고 패터닝하여 청색 컬러필터(B)를 형성한다. 청색 컬러필터(B)는 녹색 컬러필터(G)와 인접하며 적색 컬러필터(R)와 대각선 방향으로 배치된다.
이때, 적색 컬러필터(R)와 인접하며, 녹색 컬러필터(G)와 대각선을 이루는 개구에는 컬러필터가 형성되지 않음으로써 백색광이 통과되는 화이트 컬러필터(VAC)가 형성된다.
적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC)이 형성된 후, 도 5b에 도시된 바와 같이 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC)를 덮는 오버코트층(124)이 형성된다. 이때, 오버코트층(124)은 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필 터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC)에서 각각 동일한 두께로 형성된다.
이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이 오버코트층(124)상에는 투명하면서 도전성인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO) 또는 아몰퍼스 산화 주석 인듐(amorphous Indium Tin Oxide, a-ITO)등이 형성되어, 오버코트층(124) 상에는 공통전극(125)이 형성된다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 공통전극(125) 상에 무색 투명하며 감광성인 유기절연물질인 벤조사이크로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)중 하나를 코팅하여 시야각 제어를 위한 돌기를 형성하기 위한 리브 형성층(127)을 형성한다.
이때, 리브 형성층(127)의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다. 이와 다르게, 리브 형성층(127)들 중 시야각 제어용 돌기를 형성하기 위한 영역에서는 리브 형성층(127)의 두께를 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 두께로 형성하고, 시야각 제어용 돌기가 형성되지 않는 나머지 영역에서의 리브 형성층(127)의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 리브 형성층(127)은 적어도 2회 유기절연물질을 도포하여, 리브 형성층(127)은 적어도 이중층으로 형성될 수 있다. 이때, 적어도 이중층으로 형성된 리브 형성층(127)에서 각 층들은 각각 다른 유기절연물질을 포함할 수 있다.
도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이 리브 형성층(127)은 포토 마스크(128) 및 광에 의하여 노광된 후 현상 되어 화이트 컬러필터(VAC)와 대응하는 공통전극(125) 상에는 바(bar) 형상을 갖는 돌기(126)가 먼저 형성된다.
이때, 화이트 컬러필터(VAC)상에 배치된 바(bar) 형상의 돌기(126)는 적어도 1개가 형성되며, 돌기(126)들은 홀수로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 화이트 컬러필터(VAC)와 대응하는 공통전극(125)에 돌기(126)를 형성하기 이전에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(R, G, B) 상에 시야각 제어용 돌기를 먼저 형성하여도 무방하다.
화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 공통전극(125) 상에 형성된 바(bar) 형태의 돌기(126)는 상면이 일정 곡률을 갖는 라운드 형태로 형성될 수 있다.
상기 리브 형성층(127)은 감광물질을 포함하고, 리브 형성층(127)은 포토 마스크(128)를 통과한 빛과 반응하기 때문에 돌기(126)를 형성하기 위해 별도의 포토레지스트층을 형성하지 않아도 된다. 본 발명에서는 설명의 편의상 빛을 받은 부분이 제거되는 특성을 갖는 포지티브 타입(positive type)의 감광성 유기절연물질을 이용하여 리브 형성층(127)을 형성한 것을 예로 들고 있다. 하지만, 상기 마스크 구조를 변경하면 빛을 받은 부분이 현상시 남게 되는 네거티브 타입(negative type)의 유기절연물질로서 리브 형성층(127)을 형성할 수도 있다.
화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 공통전극(125) 상에 배치된 상기 돌기(126)의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다.
도 5g에 도시된 바와 같이 화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 공통전극(125) 상에 돌기(126)를 형성한 후, 공통전극(125) 상에는 전면적에 걸쳐 무색 투명한 감광성의 유기절연물질인 벤조사이크로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)중 하나를 다시 코팅하여 리브 형성층(127)을 다시 형성한다. 이때, 리브 형성층(127)의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다. 리브 형성층(127)은 적어도 2 회 유기절연물질을 도포하여 적어도 이중층으로 형성될 수 있으며, 리브 형성층(127)의 각 층은 서로 다른 유기절연물질로서 형성될 수 있다.
도 5h에 도시된 바와 같이 리브 형성층(127)을 포토 마스크(128)를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B)와 대응하는 공통전극(125)상에 반구 형상을 갖는 돌기(128)를 형성한다. 상기 리브 형성층(127)은 감광물질을 포함하기 때문에, 반구 형상의 돌기(128)를 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B)와 대응하는 공통전극(125) 상에 형성하기 위해 별도의 포토레지스트층을 형성하지 않아도 된다. 또한, 본 실시예에서, 리브 형성층(127)은 광과 반응하여 제거되는 포지티브 타입(positive type)의 감광성 유기절연물질 또는 빛을 받은 부분이 현상시 남겨지는 네거티브 타입(negative type)의 유기절연물질을 포함할 수 있다.
적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B)와 대응하는 공통전극(125) 상에 배치된 반구형 돌기의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다.
전술한 구조를 갖는 수직정렬모드 액정표시장치(100)는 화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 공통전극(125) 상에 배치된 바 형태의 돌기의 두께 및 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B)와 대응하는 공통전극(125) 상에 배치된 반구 형상의 돌기의 높이가 동일하게 형성되어 시야각 제어를 크게 향상시킬 수 있다.
〈제 2실시예〉
전술한 제 1실시예는 컬러필터기판에 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터(VAC), 오버코트층 및 공통전극을 각각 형성한 후, 화이트 컬러필터(VAC)와 대응하는 공통전극 상에 바(bar) 형태의 시야각 제어용 돌기를 형성한 후, 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 및 화이트 컬러필터(VAC) 상에 반구 형태의 시야각 제어용 돌기를 각각 따로 형성하였다.
본 발명의 제 2실시예에서는 컬러필터기판에 적색, 청색, 녹색 및 화이트 컬러필터(R, G, B, VAC), 오버코트층 및 공통전극을 형성한 후, 화이트 컬러필터(VAC)와 대응하는 공통전극 상에 시야각 제어용 바 형태의 돌기 및 적색, 청색 및 녹색 컬러필터(R, G, B)와 대응하는 공통전극 상에 반구 형태를 갖는 돌기를 동시에 형성한다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(100)는, 제 1실시예와 동일 구조한 가지는 바, 그 중복된 설명은 생략하기로 하며, 이하, 제2 실시예에서는 컬러필터기판의 제작 공정에 대해서 설명하기로 한다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 공정을 도시한 단면도들이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(121) 상에 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx) 등의 금속물질을 전면에 증착하거나 또는 블랙레진(black resin)을 전면에 도포하여 블랙 매트릭스층(미도시)을 형성하고 블랙 매트릭스층을 패터닝하여 어레이기판상에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터가 형성된 부분에 대응하는, 평면상에서 보았을 때, 격자 형상을 갖는 블랙 매트릭스(122)를 형성한 다. 격자 형상을 갖는 블랙 매트릭스(122)에 의하여 블랙 매트릭스(122)에는 매트릭스 형태로 배치된 개구들을 갖는다.
개구들을 갖는 블랙 매트릭스(122)상에 적색 포토레지스트층이 형성되고, 적색 포토레지스트층을 패터닝하여 적색 컬러필터(R)들을 형성하고, 동일한 방법으로 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)를 형성한다. 녹색 컬러필터(G)는 각 적색 컬러필터(R)와 인접하게 배치되고, 청색 컬러필터(B)는 녹색 컬러필터(G)와 인접하게 배치되며 적색 컬러필터(R)와 대각선 방향으로 배치된다. 적색 컬러필터(R)와 인접하게 배치되며 녹색 컬러필터(G)와 대각선 방향에는 백색광이 투과되는 화이트 컬러필터(VAC)가 배치된다.
도 6b에 도시된 바와 같이 적색, 녹색, 청색 및 화이트 컬러필터(R, G, B, VAC) 상에는 오버코트층(124)이 형성된다.
도 6c에 도시된 바와 같이 오버코트층(124)상에는 투명하면서 도전성인 ITO, IZO, a-ITO 들 중 어느 하나가 형성되어 공통전극(125)이 형성된다.
도 6d에 도시된 바와 같이 공통전극(125) 상에 무색 투명한 감광성의 유기절연물질인 벤조사이크로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl) 중 하나를 형성하여 리브 형성층(127)을 형성한다. 이때, 리브 형성층(127)은 유기절연물질을 적어도 2회 도포하여 적어도 이중층으로 형성된 리브 형성층(127)을 형성할 수 있으며, 리브 형성층(127)은 서로 다른 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)와 화이트 컬러필터(VAC) 사이에는 단차가 형성되고 이로 인해 리브 형성층(127) 중 화이트 컬러필 터(VAC)에 대응하는 부분의 두께는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)와 대응하는 부분의 두께보다 두꺼울 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)와 대응하는 리브 형성층(127)의 두께가 약 1㎛에서 약1.5㎛ 사이의 두께일 경우, 화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 리브 형성층(127)의 두께는 약 1㎛에서 약 2㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다.
도 6e에 도시된 바와 같이 리브 형성층(127)의 위쪽에 빛을 차단하는 차단영역(BA)과 빛을 반투과시키는 반투과영역(HTA)과, 빛을 투과시키는 투과영역(TA)을 갖는 반투과 마스크(129)를 위치시킨 후, 노광을 수행한다. 여기서, 반투과 마스크(129)를 대신하여 빛을 차단하는 차단영역과 빛을 회절시키는 회절영역과, 빛을 투과시키는 투과영역을 갖는 회절 마스크를 이용할 수도 있다.
반투과 마스크(129)에 의하여 노광 된 리브 형성층(127)을 현상함으로써, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(R, G, B)과 화이트 컬러필터(VAC) 상에 돌기(126, 128)들이 동시에 형성된다. 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)상에 형성된 돌기(128)들은 반구 형상을 갖고, 화이트 컬러필터(VAC) 상의 돌기(126)는 바(bar) 형상을 가질 수 있다.
상기 돌기(128)는 컬러필터기판(120)에서 상기 어레이기판(110)의 화소 전극(119)에 형성된 화소 패턴의 중앙부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 특히 화이트 컬러필터(VAC)상에 형성된 돌기(126)는 화소 패턴과 대응되도록 1개 이상 형성될 수 있으며, 돌기(126)들은 홀수개로 형성될 수 있다.
화이트 컬러필터(VAC)에 대응하는 공통전극(125) 상에 형성되는 돌기(126)는 상단이 일정 곡률을 갖는 곡면을 갖는 바(bar) 형태를 갖는다. 반면, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(R, G, B)과 대응하는 공통전극(125) 상면에 형성되는 반구(128)는 반구 형상을 갖는다.
상기 반투과 마스크(129)의 차단영역(BA)에 대응하는 부분은 빛이 조사되지 않았으므로 네거티브 타입 특성상 현상하게 되면 모두 제거된다. 투과영역(TA)에 대응된 리브 형성층(127)은 빛이 모두 투과되어 상기 리브 형성층(127)에 조사됨으로써 현상하게 되면 리브 형성층(127)의 두께를 유지하는 돌기(128)가 형성된다. 반투과영역(HTA)에 대응된 리브 형성층(127)은 투과되는 빛 량이 조절되어 어느 정도의 빛이 상기 리브 형성층(127)에 조사되기 때문에 현상하면 리브 형성층(127)의 두께보다는 얇아진, 즉 차단영역(BA)에 대응되는 리브 형성층(127)보다는 얇은 두께를 갖는 돌기(126)가 형성된다.
본 발명에서는 설명의 편의상 빛을 받은 부분이 현상시 남게되는 특성을 갖는 네거티브 타입(negative type)의 감광성 유기절연물질을 이용하여 리브 형성층(127)을 형성한 것을 예로 들고 있다. 하지만, 상기 마스크 구조를 변경하면 빛을 받지 않은 부분이 현상시 남게되는 포지티브 타입(positive type)의 유기절연물질로서 리브 형성층(127)을 형성할 수도 있다.
〈제 3실시예〉
전술한 제 1, 2실시예는 컬러필터기판에 적색, 녹색, 청색 및 화이트 컬러필터(R, G, B, VAC), 오버코트층 및 투명전극을 형성한 후, 투명전극 상에 돌기를 형성하는 기술이 설명되고 있다.
본 발명의 제 3실시예에 있어서는 컬러필터기판에 오버코트층을 형성하지 않은 상태에서 투명전극 상에 돌기를 형성하는 방법을 제시한다.
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(200)는, 어레이기판(210)과, 컬러필터기판(220)과, 어레이기판(210)과 컬러필터기판(220) 사이에 개재되는 액정층(230)으로 구성된다.
먼저, 어레이기판(210)은 투명한 기판(211) 상에 게이트 배선(미도시)을 포함한 게이트 전극(212)과, 데이터 배선(미도시)을 포함한 데이터 전극(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선과, 게이트 전극(212)과 데이터 전극 상부로 전면에 게이트 절연막(213)이 형성되어 있다.
다음, 상기 게이트 절연막(213) 위로 상기 게이트 전극(212)에 대응해서는 액티브층(214a)과 오믹콘택층(214b)으로 이루어진 반도체층(214)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(214) 중 오믹콘택층(214b)과 각각 접촉하며 서로 이격하며 소스 및 드레인 전극(215, 216)이 형성되어 있다.
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(215, 216) 위로 전면에 보호층(217)이 형성되어 있다. 이때 상기 보호층(217)에는 드레인 전극(216)을 노출시키는 드레인 콘택홀(217a)이 형성되어 있다.
다음, 상기 드레인 콘택홀(217a)이 구비된 보호층(217) 위로 상기 드레인 콘택홀(217a)을 통해 상기 드레인 전극(216)과 접촉하는 화소 전극(218)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소 전극(218)은 다수의 슬릿을 포함하여 다수의 화소 패턴으로 형성된다.
그리고, 컬러필터기판(220)은 투명한 기판(221) 하면에 하부의 어레이기판(210) 하부에 구비된 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 박막 트랜지스터(Tr)에 대응하는 영역에는 블랙매트릭스(222)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(222) 및 상기 블랙매트릭스(222) 외부로 노출된 기판(221) 하부에 화소영역(P)별로 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC)이 형성되고, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC) 하부에 구비된 공통전극(224)과, 상기 공통전극(224) 하부에 상기 각 화소 패턴에 대응하는 리브(rib)(225)가 형성된다.
다음, 본 발명의 제 3실시예에 따른 컬러필터기판의 제작 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 제 3실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도이다.
우선, 도 8a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(221) 상에 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx) 등의 금속물질을 전면에 증착하거나 또는 블랙레진(black resin)을 전면에 도포하여 블랙매트릭스층(미도시)을 형성하고 이를 패터닝하여 어레이기판상에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터가 형성된 부분에 대응하여 블랙매트릭스(222)를 형성한다.
다음, 상기 블랙매트릭스(222) 및 노출된 기판(221) 상에 적색 포토레지스트 층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 적색 컬러필터(R)를 형성하고, 도면에는 나타나지 않았지만 동일한 방법으로 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)를 형성하고, 상기 블랙매트릭스(222) 및 노출된 기판(221) 상에 포토레지스트층을 미형성하여 각 화소영역(P) 별로 순차 반복적인 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC)을 형성한다.
다음, 도 8b에 도시된 바와 같이 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC) 상에 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 중 하나를 증착하여 공통전극(224)을 형성한다.
그리고, 도 8c에 도시된 바와 같이 공통전극(224) 상에 무색 투명한 감광성의 유기절연물질인 벤조사이크로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)중 하나를 분사 노즐 또는 스핀 노즐을 이용하여 1차 코팅하여 리브 형성층(226)을 형성한다. 이때, 이때, 리브 형성층(226)의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값인 것이 바람직한 데, 리브를 형성하고자 하는 영역에서만 리브 형성층(226)의 두께를 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값으로 유지하고, 나머지 영역에서는 그 이하의 두께를 유지할 수도 있다. 또한, 충분한 리브 형성층의 두께를 확보하기 위해 2회 이상으로 유기절연물질을 도포하여 이중층 구조의 리브 형성층을 형성할 수 있으며, 상하층을 각각 다른 유기절연물질로서 형성할 수도 있다.
다음, 도 8d 및 8e에 도시된 바와 같이 리브 형성층(226)을 포토 마스크(227)를 이용하여 노광한 후 현상하여 화이트 컬러필터(VAC)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 바 형태의 리브(225)을 형성한다. 이때, 상기 화이트 컬러필 터(VAC)의 리브(225)는 화소 패턴과 대응되도록 1개 이상 형성하되, 홀수로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 화이트 컬러필터(VAC)의 리브는 그 하단이 일정 곡률을 갖는 반구 형태로 형성된다. 또한, 선택에 따라 적색, 청색 및 녹색 컬러필터(R, G, B)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 반구 돌기 형태의 리브(225)를 먼저 형성할 수도 있다. 또한, 상기 리브 형성층(226)은 감광성 특성이 있는 바, 상기 포토 마스크(227)를 통과한 빛에 반응하게 되므로 이를 패터닝하기 위한 포토레지스트층을 따로 형성하지 않아도 된다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 빛을 받은 부분이 제거되는 특성을 갖는 포지티브 타입(positive type)의 감광성 유기절연물질을 이용하여 리브 형성층을 형성한 것을 예로 들고 있다. 하지만, 상기 마스크 구조를 변경하면 빛을 받은 부분이 현상시 남게되는 네거티브 타입(negative type)의 유기절연물질로서 리브 형성층을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 리브의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값인 것이 바람직하다.
다음, 도 8f에 도시된 바와 같이 다시 공통전극(224) 상에 무색 투명한 감광성의 유기절연물질인 벤조사이크로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)중 하나를 분사 노즐 또는 스핀 노즐을 이용하여 2차 코팅하여 리브 형성층(226)을 형성한다. 이때, 리브 형성층(226)의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값인 것이 바람직한 데, 리브를 형성하고자 하는 영역에서만 리브 형성층(127)의 두께를 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값으로 유지하고, 나머지 영역에서는 그 이하의 두께를 유지할 수도 있다. 또한, 충분한 리브 형성층의 두께를 확보하기 위해 2회 이상으로 유기절연물질을 도포하여 이중층 구조의 리브 형성층을 형성할 수 있으며, 상하층을 각각 다른 유 기절연물질로서 형성할 수도 있다.
다음, 도 8g에 도시된 바와 같이 리브 형성층(226)을 포토 마스크(227)를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 원형 돌기 형태의 리브(225)를 형성한다. 이때, 상기 단계에서 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 돌기 형태의 리브(225)를 먼저 형성된 경우에는 화이트 컬러필터(VAC)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 바 형태의 리브(225)를 형성한다. 또한, 상기 리브 형성층(226)은 감광성 특성이 있는 바, 상기 포토 마스크(227)를 통과한 빛에 반응하게 되므로 이를 패터닝하기 위한 포토레지스트층을 따로 형성하지 않아도 된다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 빛을 받은 부분이 제거되는 특성을 갖는 포지티브 타입(positive type)의 감광성 유기절연물질을 이용하여 리브 형성층을 형성한 것을 예로 들고 있다. 하지만, 상기 마스크 구조를 변경하면 빛을 받은 부분이 현상시 남게되는 네거티브 타입(negative type)의 유기절연물질로서 리브 형성층을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 리브의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값인 것이 바람직하다.
전술한 구조를 갖는 수직정렬모드 액정표시장치(200)는 화이트 컬러필터(VAC)의 리브 두께와 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)의 리브 두께가 동일하게 형성하여 시야각 제어가 향상될 수 있게 된다.
〈제 4실시예〉
전술한 제 3실시예는 컬러필터기판에 오버코팅층을 형성하지 않고, 투명전극 상에 리브를 각각 따로 형성하는 것을 제시하였다.
본 발명의 제 4실시예에 있어서는 컬러필터기판에 오버코팅층을 형성하지 않고, 투명전극 상에 리브를 동시에 형성하는 것을 제시한다.
또한, 본 발명의 제 4실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치(200)는, 제 3실시예와 동일 구조를 갖으며, 컬러필터기판의 제작 공정만 상이하다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 4실시예에 따른 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제작 공정 단면도이다.
우선, 도 9a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(221) 상에 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx) 등의 금속물질을 전면에 증착하거나 또는 블랙레진(black resin)을 전면에 도포하여 블랙매트릭스층(미도시)을 형성하고 이를 패터닝하여 어레이기판상에 형성된 게이트 및 데이터 배선과 박막 트랜지스터가 형성된 부분에 대응하여 블랙매트릭스(222)를 형성한다.
다음, 상기 블랙매트릭스(222) 및 노출된 기판(221) 상에 적색 포토레지스트층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 적색 컬러필터(R)를 형성하고, 도면에는 나타나지 않았지만 동일한 방법으로 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)를 형성하고, 상기 블랙매트릭스(222) 및 노출된 기판(221) 상에 포토레지스트층을 미형성하여 각 화소영역(P) 별로 순차 반복적인 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC)을 형성한다.
다음, 도 9b에 도시된 바와 같이 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC) 상에 투명도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐- 징크-옥사이드(IZO) 중 하나를 증착하여 공통전극(224)을 형성한다.
그리고, 도 9c에 도시된 바와 같이 공통전극(224) 상에 무색 투명한 감광성의 유기절연물질인 벤조사이크로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)중 하나를 분사 노즐 또는 스핀 노즐을 이용하여 코팅하여 리브 형성층(226)을 형성한다. 이때, 충분한 리브 형성층의 두께를 확보하기 위해 2회 이상으로 유기절연물질을 도포하여 이중층 구조의 리브 형성층을 형성할 수 있으며, 상하층을 각각 다른 유기절연물질로서 형성할 수도 있다. 또한, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 및 화이트 컬러필터(VAC)의 단차로 인해 화이트 컬러필터(223)에 도포되는 리브 형성층(226)의 두께가 더 두껍게 형성되기 때문에, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)에 도포되는 리브 형성층(226)의 두께를 최소 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값으로 형성하면, 화이트 컬러필터(VAC)에 도포되는 리브 형성층(226)의 두께는 1㎛에서 2㎛ 사이의 값을 갖는다.
다음, 도 9d에 도시된 바와 같이 리브 형성층(226)을 위로 빛을 차단하는 차단영역(BA)과 빛을 반투과시키는 반투과영역(HTA)과, 빛을 투과시키는 투과영역(TA)을 갖는 반투과 마스크(228)를 위치시킨 후, 노광을 실시한다. 여기서, 반투과 마스크(228)를 대신하여 빛을 차단하는 차단영역과 빛을 회절시키는 회절영역과, 빛을 투과시키는 투과영역을 갖는 회절 마스크를 이용할 수도 있다.
다음, 도 9e에 도시한 바와 같이, 빛의 차단영역(BA)과 반투과영역(HTA)과 빛을 투과시키는 투과영역(TA)을 갖는 반투과 마스크(228)를 이용하여 노광을 실시하여 리브 형성층(226)을 현상하면 리브(225)가 동시에 형성된다. 이때, 상기 리 브(225)는 상기 컬러필터기판(220)과 대응하는 어레이기판(210)에 있어 상기 어레이기판(210)의 화소 전극(219)에 형성된 화소패턴의 중앙부에 대응되는 위치에 형성되고, 특히 상기 화이트 컬러필터(VAC)의 리브(225)는 화소 패턴과 대응되도록 1개 이상 형성되되, 홀수로 형성되는 것이 바람직하다. 화이트 컬러필터(VAC)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 형성되는 리브(225)는 그 하단이 반구 형태이며, 그 전체적인 형상이 바 형태이며, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B)의 상면에 위치하는 공통전극(224) 상면에 형성되는 리브(225)는 반구 돌기 형태이다. 또한, 상기 반투과 마스크(228)의 차단영역(BA)에 대응하는 부분은 빛이 조사되지 않았 으므로 네거티브 타입 특성상 현상하게 되면 모두 제거되고, 반투과영역(HTA)에 대응된 리브 형성층(226)은 투과되는 빛량이 조절되어 어느 정도의 빛이 상기 리브 형성층(226)에 조사됨으로써 현상하게 되면 처음의 두께보다는 얇아진, 즉 차단영역(BA)에 대응되는 리브 형성층(226)보다는 얇은 두께를 갖는 리브(225)가 형성되며, 투과영역(TA)에 대응된 리브 형성층(226)은 빛의 모두 투과되어 빛이 상기 리브 형성층(226)에 조사됨으로써 현상하게 되면 처음의 두께를 유지하는 리브(225)가 형성된다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 빛을 받은 부분이 현상시 남게되는 특성을 갖는 네거티브 타입(negative type)의 감광성 유기절연물질을 이용하여 리브 형성층(226)을 형성한 것을 예로 들고 있다. 하지만, 상기 마스크 구조를 변경하면 빛을 받지 않은 부분이 현상시 남게되는 포지티브 타입(positive type)의 유기절연물질로서 리브 형성층(226)을 형성할 수도 있다.
전술한 구조를 갖는 수직정렬모드 액정표시장치(200)는 화이트 컬러필 터(VAC)의 리브 두께와 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(R, G, B) 상의 리브 두께가 동일하게 형성하고, 오버코트층을 제거한 상태에서 리브를 형성하여 셀갭을 증가시키기 때문에 도 10에 도시된 바와 같이 최고 휘도가 증가되고, 시야각 제어 각도가 개선된다. 도 10에서 아래에 위치한 곡선은 제 1, 2실시예를 통해 나타난 시야각에 따른 화이트 컬러필터의 휘도 곡선이고, 위에 위치한 곡선은 제 3, 4실시예를 통해 나타난 시야각에 따른 화이트 컬러필터의 휘도 곡선이다.
본 발명인 수직정렬모드 액정표시장치 및 그 제조 방법에 따르면 화이트 컬러필터 상의 리브 두께와 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 상의 리브 두께가 동일하게 형성되도록 함으로써 시야각 제어를 향상시킬 수 있다. 또한, 화이트 컬러필터과 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 간의 셀 갭을 증대시켜 최고 휘도를 증가시키고, 시야각 제어 각도를 개선할 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수개의 화소 영역들 내에 각각 구비된 박막 트랜지스터 및 상기 각 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극을 갖는 어레이기판;
    상기 어레이기판과 대향하도록 배치되며 상기 각 화소영역에 대응하여 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 덮는 공통전극, 상기 공통전극 상에 배치되며 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터와 대응하는 제1 리브 및 상기 화이트 컬러필터과 대응하는 제2 리브를 구비한 컬러필터기판; 및
    상기 화소 전극과 공통전극 사이에 개재된 액정층을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 리브들의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브의 두께는 1㎛에서 1.5㎛ 인 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 상기 화이트 컬러필터과 대응하는 제1 및 제2 리브들에 의해 4 개의 도메인이 형성되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터과 대응되는 위치에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리브들은 상기 각 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 상에 배치된 상기 제1 리브들은 돌기 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 화이트 컬러필터 상에 배치된 상기 제2 리브는 적어도 1개가 홀수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화이트 컬러필터 상에 배치된 상기 제2 리브는 바(bar) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 화이트 컬러필터의 상기 제2 리브는 상단이 라운드 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수직정렬모드 액정표시장치.
  10. 어레이기판 상부에 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하며, 상기 화소 영역에 슬릿 패턴에 의해 서로 이격된 다수의 화소 패턴으로 이루어진 화소 전극을 형성하여 어레이기판을 형성하는 단계와;
    상기 어레이기판의 상부로 상기 어레이기판에 대향하며, 상기 화소영역에 대응하여 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 형성하고, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터 하부에 공통전극을 형성하며, 상기 공통전극 하부에 상기 각 화소 패턴에 대응하는 리브(rib)를 두께가 서로 동일하게 형성하여 컬러필터기판을 형성하는 단계
    를 포함하는 다중도메인 수직정렬모드 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컬러필터기판을 형성하는 단계는,
    기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙매트릭스 및 노출된 기판 상에 쿼드 타입(quad type)으로 순차 반복하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 및 화이트 컬러필터의 상면에 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 공통전극 상면에 서로 이격된 다수의 리브(rib)를 패터닝하는 단계
    를 포함하는 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리브를 패터닝하는 단계는,
    상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 일정 두께로 1차 코팅하는 단계와;
    상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 화이트 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 바 형태의 리브를 형성하는 단계와;
    상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 일정 두께로 2차 코팅하는 단계와;
    상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 청색 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 돌기 형태의 리브를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 리브를 패터닝하는 단계는,
    상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 1차 코팅하는 단계와;
    상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 돌기 형태의 리브를 형성하는 단계와;
    상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 일정 두께로 2차 코팅하는 단계와;
    상기 리브 형성층을 포토 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 화이트 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 바 형태의 리브를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 리브 형성층은,
    그 두께가 1㎛에서 1.5㎛ 사이의 값인 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 리브를 패터닝하는 단계는,
    상기 공통전극 상면에 감광성 유기절연물질로 리브 형성층을 코팅하는 단계와;
    상기 리브 형성층을 회절 마스크 또는 하프 톤 마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 각각 돌기 형태의 리브와, 화이트 컬러필터의 상면에 위치하는 공통전극 상면에 바 형태의 리브를 동시에 형성하는 단계
    를 더 포함하는 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 리브 형성층은,
    그 두께가 1㎛에서 2㎛ 사이의 값인 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 회절 마스크의 회절 영역 또는 하프 톤 마스크의 반투과 영역이 적색, 녹색 및 청색 컬러필터와 대응되는 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 회절 마스크의 회절 영역 또는 하프 톤 마스크의 반투과 영역이 화이트 컬러필터과 대응되는 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  19. 제 12 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광성 유기절연물질은,
    포지티브 타입인 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
  20. 제 12 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광성 유기절연물질은, 네거티브 타입인 수직정렬모드 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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