KR20110038986A - 액정표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치용 모 컬러필터기판의 블랙매트릭스에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 표시영역의 가장자리를 둘러 형성되는 블랙매트릭스의 모서리부를 커팅(cutting)된 구조로 형성하는 것이다.
이를 통해, 레지스트가 스핀코팅 공정을 통해 모 컬러필터기판의 전면으로 퍼져나가는 과정에서, 손쉽게 레지스트가 블랙매트릭스의 모서리부를 넘어 단위 컬러필터패턴의 표시영역으로 고르게 퍼져나가게 되어, 레지스트를 모 컬러필터기판 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있다.
이를 통해, 액정표시장치 구동 시 화상에 사선 형태의 사선 얼룩 등이 발생하는 것을 완화 할 수 있어, 화상표시의 품질을 향상시키게 된다.
블랙매트릭스, 실패턴, 액정표시장치

Description

액정표시장치 및 이의 제조방법{Liquid crystal display device and method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치용 모 컬러필터기판의 블랙매트릭스에 관한 것이다.
최근 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 좋고, 기술집약적이며, 부가가치가 높은 첨단 디스플레이 소자로서 각광받고 있다
이러한 액정표시장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 상기 전극이 마주 대하도록 배치하고, 상기 두 기판의 전극 사이에 액정을 주입한 후, 상기 각 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 상기 액정의 위치 변화에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
먼저, 설명의 편의를 위해 액정표시장치(10)를 표시영역과 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)이라 정의하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(10)는 박막트랜지스터(T)가 형성된 어레이기판(11)과 컬러필터(29)가 형성된 컬러필터기판(13)이 액정층(50)을 사이에 두고 서로 마주하며 대향하고 있으며, 어레이기판(11)과 컬러필터기판(13)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 씰패턴(seal pattern : 33)을 통해 봉지되어 합착된다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 통상 하부기판이라 불리는 어레이기판(11) 내면에는 다수의 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)이 교차하여 화소(pixel : P)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : T)가 구비되어 각 화소(P)에 형성된 투명 화소전극(35)과 일대일 대응 연결되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(15)과 게이트절연막(17)과 반도체층(19, 21)과 소스 및 드레인전극(23a, 23b)으로 이루어지며, 반도체층(19, 21)은 순수 비정질 실리콘의 액티브층(19)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘의 오믹콘택층(21)으로 구성된다.
그리고, 박막트랜지스터(T)의 상부로 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(23b)을 노출시키는 드레인콘택홀(24)을 갖는 보호층(25)이 형성되어 있다.
다음으로, 보호층(25) 상부에는 드레인콘택홀(24)을 통해 드레인전극(23b)과 접촉하는 화소전극(35)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다.
그리고 상부기판이라 불리는 컬러필터기판(13) 내면으로는 각 화소(P)에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter : 29) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역(NA)과 대응되는 위치에 블랙매트릭스(black matrix : 27)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극(31)이 마련되어 있다.
이때, 어레이기판(11) 및 컬러필터기판(13) 사이에는 화소전극(35)과 공통전극(31)에 인가되는 전압의 크기에 따라 상변이하는 액정층(50)이 구비되며, 또한 두 기판(11, 13) 사이에 형성된 액정층(50)이 일정한 갭(gap)을 유지할 수 있도록 하기 위한 스페이서(미도시)가 더욱 구비되어 있다.
또한, 어레이기판(11)의 외측면으로는 백라이트(back-light : 미도시)가 구비되어 빛을 공급하는데, 게이트라인(GL)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(35)에 데이터라인(DL)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
한편, 이러한 액정표시장치(10)를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판을 이용하여 상기 모기판에 추후 절단되어 하나의 어레이기판(11) 또는 컬러필터기판(13)을 이루도록 다수의 단위 어레이패턴과 단위 컬러필터패턴을 형성하여 모 어레이기판과 모 컬러필터기판을 각각 형성한 후, 이들 두 모기판을 액정을 개재하여 합착한 후, 절단함으로써 액정표시장치를 완성하게 된다.
여기서, 모 컬러필터기판은 모기판 상에 각 단위 컬러필터패턴 별로 블랙매트릭스를 형성한 후, 블랙매트릭스(27)가 형성된 모기판에 적, 녹, 청색의 레지스 트(이하, 레지스트라 함)를 각각 스핀코팅(spin coating) 공정을 이용하여 모기판 전면에 도포하여 적, 녹, 청의 컬러필터(29)를 형성한다.
이때, 스핀코팅 공정이란, 기판 상에 레지스트를 떨어뜨린 후, 기판을 회전시켜 레지스트가 모기판의 전면으로 퍼져나가도록 하는 방법으로, 이러한 스핀코팅 공정은 레지스트를 기판 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 스핀코팅 공정을 통해 컬러필터기판(13)을 형성하는 과정에서 몇 가지 문제점이 발생하게 되는데, 특히, 모기판 상에 각 컬러필터패턴 별로 블랙매트릭스(27)가 형성된 상태에서 레지스트를 스핀코팅 공정을 통해 컬러필터(29)를 형성함에 따라, 레지스트가 블랙매트릭스(27)에 의해 모기판 상에 고르게 퍼져 형성되지 않는 것이다.
이를 통해, 액정표시장치 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등을 발생하게 되어, 화상표시의 품질을 저하시키게 된다.
특히, 이러한 사선얼룩은 화상이 구현되는 화면의 각 모서리부분에서 많이 발견하게 되는데, 이는, 레지스트가 스핀코팅 공정을 통해 모기판의 전면으로 퍼져나가는 과정에서, 모기판 상에서 각 컬러필터패턴 별로 형성된 블랙매트릭스(27)의 모서리부에 의해 퍼짐의 방해를 가장 많이 받기 때문이다.
즉, 블랙매트릭스(27)의 모서리부는 블랙매트릭스(27)의 선폭에 비해 넓게 형성되어, 레지스트가 블랙매트릭스(27)의 모서리부를 넘어 각 컬러필터패턴의 표시영역까지 도달하기가 매우 까다로운 것이다.
특히, 레지스트가 블랙매트릭스(27)의 모서리부를 넘어가는 과정에서, 블랙 매트릭스(27)의 모서리부와 레지스트가 닿는 면적이 작아 레지스트가 방향성을 갖게 되고, 이를 통해, 각 컬러필터패턴의 표시영역(AA)에 도포된 레지스트의 부위별 두께차를 가져오게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스핀코팅 공정을 통해 컬러필터기판을 형성하는 과정에서 레지스트가 기판 상에 고르게 퍼져 형성되도록 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 액정표시장치 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등을 완화시켜, 이를 통해 화상표시의 품질을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 표시영역과 상기 표시영역의 가장자리를 두르는 비표시영역으로 나뉘어지며, 게이트 및 데이터라인과, 상기 게이트 및 데이터라인의 교차부에 박막트랜지스터가 위치하는 어레이기판과; 상기 어레이기판과 마주보며, 컬러필터와 상기 컬러필터 사이와 상기 비표시영역에 블랙매트릭스가 형성된 컬러필터기판과; 상기 어레이기판 및 상기 컬러필터기판의 이격된 공간에 형성된 액정층과; 상기 액정층의 누설을 방지하기 위한 씰패턴을 포함하며, 상기 비표시영역에 형성된 블랙매트릭스의 각 모서리부가 커팅(cutting)된 구조인 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 씰패턴은 중심부에 커팅가이드라인이 정의되어 있으며, 상기 커팅가이드라인은 상기 블랙매트릭스가 형성된 영역 내에 위치하며, 상기 커팅된 구조는 이등변삼각형 구조이다.
또한, 상기 컬러필터는 스핀코팅 공정을 통해 형성되며, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 및 데이터라인의 교차부에 위치하며, 게이트전극, 게이트절연막, 액티브층, 그리고 소스 및 드레인전극으로 이루어 진다.
또한, 본 발명은 표시영역과 상기 표시영역의 가장자리를 두르는 비표시영역으로 나뉘어지는 다수의 단위 컬러필터패턴이 구비된 모 컬러필터기판을 구비하는 단계와; 상기 단위 컬러필터패턴 별로 상기 비표시영역에 형성되며, 각 모서리부가 커팅(cutting)된 구조로 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스가 형성된 상기 모 컬러필터기판 상에 레지스트를 디스펜싱하는 단계와; 상기 모 컬러필터기판을 회전시켜, 상기 각 단위 컬러필터패턴 별로 상기 표시영역에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터 상부에 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 각각의 단위 컬러필터패턴 별로 전달하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터기판 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 레지스트는 적, 녹, 청색의 레지스트이다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 표시영역의 가장자리를 둘러 형성되 는 블랙매트릭스의 모서리부를 커팅(cutting)된 구조로 형성함으로써, 손쉽게 레지스트가 블랙매트릭스의 모서리부를 넘어 단위 컬러필터패턴의 표시영역으로 고르게 퍼져나가게 되어, 레지스트를 기판 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 액정표시장치 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등이 발생하는 것을 완화 할 수 있어, 화상표시의 품질을 향상시키게 되는 효과가 있다.
또한, 각 컬러필터패턴의 액티브영역에 도포된 레지스트의 부위별 두께차를 완화시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a ~ 2c는 본 발명의 실시예에 따른 스핀코팅(spin coating) 공정을 통해 적, 녹, 청의 컬러필터를 형성하는 모습을 개략적으로 도시한 공정 사시도이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 스핀코팅 공정은 스핀코터를 통해 이루어지는데, 스핀코터는 기판(110)을 지지하며 회전시키는 척(chuck : 210)과, 기판(110) 상에 레지스트를 디스펜싱하기 위한 노즐(220)과 노즐바(230)로 구성된다.
그리고, 기판(110)은 다수의 단위 컬러필터패턴(113)이 형성되어 있는 모 컬러필터기판이며, 각각의 단위 컬러필터패턴(113) 상에는 블랙매트릭스(127)가 형성되어 있다. 특히, 본 발명의 액정표시장치는 표시영역의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 각 모서리부가 커팅(cutting)된 구조로 형성되어 있다.
이에, 모 컬러필터기판(110) 상에 스핀코터를 통해 모 컬러필터기판(110) 상에 적, 녹, 청색의 레지스트(240 : 이하, 레지스트라 함) 중 선택된 하나를 모 컬러필터기판(110)의 중심 영역에 디스펜싱하게 된다.
이렇게, 모 컬러필터기판(110) 상에 레지스트(240)가 디스펜싱되면, 도 2b에 도시한 바와 같이 척(210)이 회전을 하여 모 컬러필터기판(110)의 전 영역 상에 레지스트(240)를 스핀 코팅하게 된다.
이때, 본 발명은 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 커팅(cutting)된 구조로 형성함에 따라, 블랙매트릭스(127)의 선폭에 비해 모서리부가 좁은 폭을 갖도록 형성되어, 레지스트(240)가 모 컬러필터기판(110)의 전면으로 퍼져나가는 과정에서, 도 2c에 도시한 바와 같이 손쉽게 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 넘어 단위 컬러필터패턴(도 2b의 113)의 표시영역으로 고르게 퍼져나가게 된다.
특히, 레지스트(240)가 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 넘어가는 과정에서, 블랙매트릭스(127)의 모서리부와 레지스트(240)가 닿는 면적이 기존에 비해 넓어짐에 따라 레지스트(240)가 비방향성을 갖게 되고, 이를 통해 각 컬러필터패턴(113)의 표시영역에 도포된 레지스트(240)의 부위별 두께차 또한 완화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 공정 중 절단 공정 전의 다수의 단위 컬러필터패턴이 구비된 모 컬러필터기판을 간략하게 도시한 평면도이며, 도 4는 단위 컬러필터패턴에 형성된 블랙매트릭스의 모서리부를 확대 도시한 평면도이다.
여기서, 액정표시장치(도 1의 10)를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판을 이용하여 상기 모기판에 추후 절단되어 하나의 어레이기판(도 1의 11) 또는 컬러필터기판(도 1의 13)을 이루도록 다수의 단위 어레이패턴(미도시)과 단위 컬러필터패턴(113)을 형성하여 모 어레이기판(미도시)과 모 컬러필터기판(110)을 각각 형성한 후, 이들 두 모기판을 액정(도 1의 50)을 개재하여 합착한 후, 절단함으로써 액정표시장치(도 1의 10)를 완성하게 된다.
이에, 도시한 바와 같이 모 컬러필터기판(110) 상에는 각 컬러필터기판(도 1의 13)으로 절단되기 전의 15", 17" 등의 소정의 크기를 갖는 다수의 단위 컬러필터패턴(113)이 형성되어 있다.
이때, 각 단위 컬러필터패턴(113)은 일정한 거리를 두고 분리시켜 형성하는데, 즉, 서로 이웃하는 단위 컬러필터패턴(113) 사이에는 소정 폭을 갖는 더미 영역이 형성되어 있음을 알 수 있다.
각각의 단위 컬러필터패턴(113)은 그 내부 영역이 크게 두 부분으로 나뉘어지는데, 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)으로 나뉘어 정의된다.
이때, 도면에는 나타내지 않았지만 표시영역(AA)의 일측의 비표시영역(NA)에는 패드부가 형성되기도 한다.
한편, 도시한 모 컬러필터기판(110)은 적, 녹, 청의 컬러필터(도 1의 29)가 형성되기 전(前)으로, 모 컬러필터기판(110) 상에는 각 단위 컬러필터패턴(113) 별로 블랙매트릭스(127) 만이 형성되어 있다.
즉, 컬러필터기판(도 1의 13)은 기판 상에 블랙매트릭스(127)를 먼저 형성한 후, 적, 녹, 청색의 레지스트를 각각 스핀코팅(spin coating) 공정을 이용하여 기 판의 전면에 도포하여 적, 녹, 청의 컬러필터(도 1의 29)를 형성하고, 블랙매트릭스(127)와 적, 녹, 청의 컬러필터(도 1의 29)의 상부에 공통전극(도 1의 31)을 형성함으로써, 컬러필터기판(도 1의 13)을 완성하게 된다.
이에, 본 발명의 모 컬러필터기판(110) 상에는 블랙매트릭스(127)가 단위 컬러필터패턴(113)의 각 화소영역들을 분리하도록 형성되며, 비표시영역(NA)인 표시영역(AA)의 가장자리에 표시영역(AA)을 포획하는 형태로 구성된다.
이로 인해, 어레이기판(도 1의 11) 상에 화소전극(도 1의 35)이 형성되지 않아 비정상적인 동작을 하는 액정 분자에 의한 왜곡된 빛이 투과되는 빛샘현상을 방지하게 된다.
이때, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)는 통상 1mm 내지 5mm 정도의 선폭(d1)을 갖도록 형성하는데, 이는 블랙매트릭스(127)가 1mm 내지 5mm 보다 작은 선폭을 가질 경우 OD(optical density)치가 낮아 왜곡된 빛을 투과시키게 됨으로써 표시품질을 저하시키기 때문이다.
또한, 이보다 넓은 선폭을 가질 경우, 액정표시장치(도 1의 10)의 화상이 표시되는 표시영역(AA)을 제외한 비표시영역(NA)이 넓어지게 됨으로써, 네로우 베젤(narrow bezel) 설계가 불가능한 단점을 갖게 된다.
특히, 본 발명의 액정표시장치(도 1의 10)에서는 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 본 발명의 블랙매트릭스(127)의 각 모서리부가 커팅(cutting)된 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 블랙매트릭스(127)가 형성된 기판 상에 적, 녹, 청의 컬러필터 (도 1의 29)를 형성하는 과정에서, 적, 녹, 청색의 레지스트(도 2b의 240 : 이하, 레지스트라 함)를 모 컬러필터기판(110) 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있게 된다.
즉, 블랙매트릭스(127)가 형성된 모 컬러필터기판(110)에 레지스트(도 2b의 240)를 각각 스핀코팅(spin coating) 공정을 이용하여 모 컬러필터기판(110)의 전면에 도포하게 되는데, 이때 기존에는 블랙매트릭스(127)의 모서리부에 의해 레지스트(도 2b의 240)가 모 컬러필터기판(110) 상에 고르게 퍼져 형성되지 않았으나, 본 발명의 블랙매트릭스(127)는 도 4에 도시한 바와 같이 모서리부를 커팅(cutting)된 구조로 형성함으로써, 레지스트(도 2b의 240)를 모 컬러필터기판(110) 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있게 되는 것이다.
이를 통해, 액정표시장치(도 1의 10) 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등이 발생하는 것을 완화 할 수 있어, 화상표시의 품질을 향상시키게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기존의 일반적인 블랙매트릭스(도 1의 27)는 모서리부가 블랙매트릭스(도 1의 27)의 선폭에 비해 넓게 형성된다.
일예로, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(도 1의 27)의 선폭이 5mm 일 경우, 블랙매트릭스(도 1의 27)의 모서리부의 폭은 5.8mm가 된다.
따라서, 다수의 단위 컬러필터패턴(113)이 형성된 모 컬러필터기판(110)에 레지스트(도 2b의 240)를 코팅하는 공정에서, 레지스트(도 2b의 240)는 모 컬러필터기판(110)의 중심부에 적하되어, 모 컬러필터기판(110)의 회전에 의해 모 컬러필터기판(110)의 전면에 고르게 퍼져 나가게 되는데, 이때, 블랙매트릭스(도 1의 27)의 모서리부의 폭이 넓어, 블랙매트릭스(도 1의 27)를 넘어 단위 컬러필터패 턴(110)의 표시영역(AA)으로 레지스트(도 2b의 240)가 고르게 퍼져나가는 것이 매우 어려운 것이다.
특히, 레지스트(도 2b의 240)가 블랙매트릭스(도 1의 27)의 모서리부를 넘어가는 과정에서, 블랙매트릭스(도 1의 27)의 모서리부와 레지스트(도 2b의 240)가 닿는 면적이 작아 레지스트(도 2b의 240)가 방향성을 갖게 되고, 이를 통해, 각 컬러필터패턴(110)의 표시영역(AA)에 도포된 레지스트(도 2b의 240)의 부위별 두께차를 가져오게 된다.
이에, 본 발명의 블랙매트릭스(127)는 모서리부가 커팅(cutting)된 구조로 형성됨에 따라, 블랙매트릭스(127)의 선폭(d1)에 비해 모서리부가 좁은 폭(d2)을 갖도록 형성되는 것이다.
일예로, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 선폭(d1)이 5mm 일 경우, 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스(127)의 모서리부의 폭(d2)은 4.2mm가 된다.
따라서, 레지스트(도 2b의 240)가 모 컬러필터기판(110)의 전면으로 퍼져나가는 과정에서, 손쉽게 레지스트(도 2b의 240)가 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 넘어 단위 컬러필터패턴(113)의 표시영역(AA)으로 고르게 퍼져나가게 되는 것이다.
따라서, 레지스트(도 2b의 240)를 모 컬러필터기판(110) 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있게 되는 것이다.
이를 통해, 액정표시장치(도 1의 10) 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등이 발생하는 것을 완화 할 수 있어, 화상표시의 품질을 향상시키게 된다.
특히, 레지스트(도 2b의 240)가 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 넘어가는 과정에서, 블랙매트릭스(127)의 모서리부와 레지스트(도 2b의 240)가 닿는 면적이 기존에 비해 넓어짐에 따라 레지스트(도 2b의 240)가 비방향성을 갖게 되고, 이를 통해 각 컬러필터패턴(113)의 표시영역(AA)에 도포된 레지스트(도 2b의 240)의 부위별 두께차 또한 완화시킬 수 있다.
아래 표(1)은 일반적인 액정표시장치와 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스(127)를 포함하는 액정표시장치의 사선 얼룩을 비교 나타낸 표이다.
Model 평가결과(얼룩수준) 양산가능여부 비고
sample 1 2수준 가능
sample 2 1수준 가능 BM Conner Cut적용
표(1)
표(1)를 살펴보기에 앞서, 사선 얼룩은 1 ~ 4수준의 4 단계로 나뉘어 정의되는데, 단계가 높아질수록 사선 얼룩이 많이 발견되는 것을 의미한다. 사선 얼룩이 3, 4수준인 액정표시장치는 육안으로 사선 얼룩이 명확하게 나타나 폐기(廢棄)된다.
그리고, 사선 얼룩이 2수준 이상일 경우에는 액정표시장치를 모듈화하는 과정에서 더욱 많은 사선 얼룩이 발생될 수 있는 가능성이 있다.
여기서, sample 1은 일반적인 블랙매트릭스(127)가 형성된 액정표시장치를 나타내며, sample 2는 본 발명의 실시예에 따라 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 커팅구조로 형성한 액정표시장치이다.
표(1)을 살펴보면, sample 1은 양산은 가능한 상태이나 사선 얼룩이 2수준으 로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 사선 얼룩이 2수준으로 나타날 경우 이와 같은 액정표시장치는 모듈화과정에서 사선 얼룩이 더욱 많이 발생할 가능성이 있어, 차후 불량으로 판별되어 폐기(廢棄)될 가능성이 있다.
이에 반해, sample 2는 사선 얼룩이 1수준으로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
즉, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 커팅구조로 형성함에 따라 사선 얼룩의 수준을 2수준에서 1수준으로 낮추게 되는 것이다.
이렇듯, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 커팅구조로 형성함에 따라, 액정표시장치의 모듈화과정에서 사선 얼룩이 더욱 많이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 액정표시장치 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등이 발생하는 것을 완화 할 수 있어, 화상표시의 품질을 향상시키게 된다.
또한, 각 컬러필터패턴(113)의 표시영역(AA)에 도포된 레지스트(도 2b의 240)의 부위별 두께차 또한 완화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 각 모서리부의 커팅(cutting)구조는 블랙매트릭스(127)의 모서리부에서 커팅되는 크기가 클수록 보다 효과적이나,
이때, 커팅되는 크기는 액정표시장치의 씰패턴의 위치 및 두께에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 이에 대해 도 5를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠 다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)는 박막트랜지스터(T)가 형성된 어레이기판(111)과 컬러필터(도 1의 29)가 형성된 컬러필터기판(113)이 액정층(도 1의 50)을 사이에 두고 서로 마주하며 대향하고 있으며, 어레이기판(111)과 컬러필터기판(113)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 씰패턴(seal pattern : 133)을 통해 봉지되어 합착된다.
이러한, 액정표시장치(100)는 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 비표시영역(NA)으로 정의되는데, 여기서, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 통상 하부기판이라 불리는 어레이기판(111)의 표시영역(AA) 내면에는 다수의 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)이 교차하여 화소(pixel : P)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : T)가 구비되어 각 화소(P)에 형성된 투명 화소전극(도 1의 35)과 일대일 대응 연결되어 있다.
이때, 게이트 및 데이터라인(GL, DL)이 배치된 어레이기판(111) 일측의 비표시영역(NA)에는 게이트 및 데이터라인(GL, DL)과 각각 연결되는 게이트 및 데이터 패드가 형성된 패드부(DPA, GPA)가 형성되어, 게이트 및 데이터라인(GL, DL)은 외부 구동회로 기판(printed circuit board : 미도시)과 연결된다.
그리고 상부기판이라 불리는 컬러필터기판(113) 내면으로는 각 화소(P)에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter : 도 1의 29) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역(NA)과 대응되는 위치에 블랙매트릭스(black matrix : 127)가 구비된다.
즉, 블랙매트릭스(127)는 표시영역(AA) 내에서 각 화소영역(P)들을 분리하도록 형성되며, 또한 비표시영역(NA)인 표시영역(AA)의 가장자리에 표시영역(AA)을 포획하는 형태로도 구성된다.
그리고 컬러필터기판(113)에는 이들을 덮는 투명 공통전극(도 1의 31)이 마련되어 있다.
이때, 씰패턴(133)은 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)에 형성되며, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)와 일부 중첩되어 구성된다.
여기서, 본 발명의 블랙매트릭스(127)는 블랙매트릭스(127)가 형성된 컬러필기판(113) 상에 적, 녹, 청의 컬러필터(도 1의 29)를 형성하는 과정에서, 적, 녹, 청색의 레지스트(도 2b의 240)를 컬러필터기판(113) 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있도록, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 블랙매트릭스(127)의 각 모서리부를 커팅(cutting)된 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 블랙매트릭스(127)의 각 모서리부의 커팅(cutting)구조는 블랙매트릭스(127)의 모서리부에서 커팅되는 크기가 클수록 더욱 평탄하고 완만한 블랙매트릭스(127)의 모서리부를 가질 수 있어, 레지스트(도 2b의 240)의 퍼짐에 보다 효과적일 수 있으나, 이때, 커팅되는 크기는 액정표시장치(100)의 씰패턴(133)의 위치 및 두께에 따라 달라지도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 블랙매트릭스의 모서리부는 씰패턴의 중심부가 노출되지 않는 크기 내에서 커팅된 구조를 갖도록 하는 것이다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)에 형성되는 씰패턴(133)은 일정 두께의 선폭(d3)을 갖게 되는데, 이때, 씰패턴(133) 선폭(d3)의 중심부에 커팅가이드라인(133a)을 정의하면, 블랙매트릭스(127)의 모서리부의 커팅구조는 씰패턴(133)에 정의된 커팅가이드라인(133a)이 외부로 노출되지 않도록 형성하는 것이다.
이는, 어레이기판(111)과 컬러필터기판(113) 사이에 액정층(도 1의 50)을 개재하고, 이의 가장자리를 씰패턴(133)을 통해 봉지 및 합착하는 과정에서, 씰패턴(133)이 완전히 경화되지 않은 상태에서 액정이 씰패턴(133)을 뚫고 침투하는 현상이 발생하게 된다.
이에, 씰패턴(133)의 표시영역(AA)을 향하는 방향을 내측이라 정의하면, 내측 라인이 우글쭈글해지는 현상이 발생하게 되는데, 이렇게 우글쭈글해진 씰패턴(133)이 블랙매트릭스(127)에 의해 가려지지 않고 노출될 경우 씰패턴(133)에 침투된 액정 분자에 의한 왜곡된 빛샘현상이 발생하게 된다.
여기서, 씰패턴(133)의 내측 라인이 우글쭈글해지는 현상은 씰패턴(133) 선폭(d3)에 있어서, 작게는 수십㎛에서 500㎛의 두께로 까지 발생하게 된다.
이에, 블랙매트릭스(127)는 이렇게 씰패턴(133)의 우글쭈글해지는 현상이 크게 발생할 경우를 위해, 적어도 씰패턴(133)의 내측 라인으로부터 씰패턴(133) 선 폭(d3)의 중심부인 커팅가이드라인(133a)까지 덮어주도록 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 블랙매트릭스(127)의 모서리부의 커팅구조는 씰패턴(133)의 중심부에 정의된 커팅가이드라인(133a)이 노출되지 않는 한도내에서, 블랙매트릭스(127)의 모서리부가 최대로 평탄하고 완만한 커팅구조를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이에, 블랙매트릭스(127)의 모서리부의 커팅되는 형태가 두 변의 길이(s)가 동일한 이등변삼각형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 표시영역의 가장자리를 둘러 형성되는 블랙매트릭스의 모서리부를 커팅(cutting)된 구조로 형성함에 따라, 블랙매트릭스의 선폭에 비해 모서리부가 좁은 폭을 갖게 된다.
따라서, 레지스트가 모 컬러필터기판의 전면으로 퍼져나가는 과정에서, 손쉽게 레지스트가 블랙매트릭스의 모서리부를 넘어 단위 컬러필터패턴의 표시영역으로 고르게 퍼져나가게 되어, 레지스트를 모 컬러필터기판 상에 균일한 두께로 코팅할 수 있다.
이를 통해, 액정표시장치 구동 시 화상에 사선 형태의 사선얼룩 등이 발생하는 것을 완화 할 수 있어, 화상표시의 품질을 향상시키게 된다.
특히, 레지스트가 블랙매트릭스의 모서리부를 넘어가는 과정에서, 블랙매트릭스의 모서리부와 레지스트가 닿는 면적이 기존에 비해 넓어짐에 따라 레지스트가 비방향성을 갖게 되고, 이를 통해 각 컬러필터패턴의 액티브영역에 도포된 레지스트의 부위별 두께차 또한 완화시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도.
도 2a ~ 2c는 본 발명의 실시예에 따른 스핀코팅(spin coating) 공정을 통해 적, 녹, 청의 컬러필터를 형성하는 모습을 개략적으로 도시한 공정 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 공정 중 절단 공정 전의 다수의 단위 컬러필터패턴이 구비된 모 컬러필터기판을 간략하게 도시한 평면도.
도 4는 단위 컬러필터패턴에 형성된 블랙매트릭스의 모서리부를 확대 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도를 개략적으로 도시한 도면.

Claims (7)

  1. 표시영역과 상기 표시영역의 가장자리를 두르는 비표시영역으로 나뉘어지며, 게이트 및 데이터라인과, 상기 게이트 및 데이터라인의 교차부에 박막트랜지스터가 위치하는 어레이기판과;
    상기 어레이기판과 마주보며, 컬러필터와 상기 컬러필터 사이와 상기 비표시영역에 블랙매트릭스가 형성된 컬러필터기판과;
    상기 어레이기판 및 상기 컬러필터기판의 이격된 공간에 형성된 액정층과;
    상기 액정층의 누설을 방지하기 위한 씰패턴
    을 포함하며, 상기 비표시영역에 형성된 블랙매트릭스의 각 모서리부가 커팅(cutting)된 구조인 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 씰패턴은 중심부에 커팅가이드라인이 정의되어 있으며, 상기 커팅가이드라인은 상기 블랙매트릭스가 형성된 영역 내에 위치하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 커팅된 구조는 이등변삼각형 구조인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 스핀코팅 공정을 통해 형성되는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 및 데이터라인의 교차부에 위치하며, 게이트전극, 게이트절연막, 액티브층, 그리고 소스 및 드레인전극으로 이루어지는 액정표시장치.
  6. 표시영역과 상기 표시영역의 가장자리를 두르는 비표시영역으로 나뉘어지는 다수의 단위 컬러필터패턴이 구비된 모 컬러필터기판을 구비하는 단계와;
    상기 단위 컬러필터패턴 별로 상기 비표시영역에 형성되며, 각 모서리부가 커팅(cutting)된 구조로 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 블랙매트릭스가 형성된 상기 모 컬러필터기판 상에 레지스트를 디스펜싱하는 단계와;
    상기 모 컬러필터기판을 회전시켜, 상기 각 단위 컬러필터패턴 별로 상기 표시영역에 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터 상부에 공통전극을 형성하는 단계와;
    상기 각각의 단위 컬러필터패턴 별로 전달하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터기판 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레지스트는 적, 녹, 청색의 레지스트인 액정표시장치용 컬러필터기판 제조방법.
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