KR20120066323A - 횡전계형 액정표시장치 및 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법 - Google Patents

횡전계형 액정표시장치 및 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 R, G, B, W 서브화소를 구비한 횡전계형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 셀갭 불량을 방지할 수 있는 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 R, G, B, W 서브화소를 구비한 횡전계형 액정표시장치의 W 서브화소에 컬러바를 형성하는 것이다.
이를 통해, W 서브화소는 백색 컬러필터를 구비하지 않음에도, R, G, B 서브화소와 컬러필터패턴의 두께에 대응하는 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 보다 향상된 백색의 색순도를 구현할 수 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 특히, 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 셀갭 불량에 의한 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

횡전계형 액정표시장치 및 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법{In-plane switching mode liquid crystal display device and method of fabricating color filter substrate for in-plane switching mode liquid crystal display device}
본 발명은 R, G, B, W 서브화소를 구비한 횡전계형 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 셀갭 불량을 방지할 수 있는 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
여기서, 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판의 내면에는 액정구동을 위한 어레이요소가 구비되는데, 이는 복수의 게이트라인과 데이터라인이 교차 배열되어 매트릭스(matrix) 형태의 화소를 정의하고, 이들의 교차점마다 박막트랜지스터가 구비되어 각 화소에 형성된 화소전극과 일대일 대응 연결된다.
또한, 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는 제 2 기판의 내면에는 컬러구현을 위한 컬러필터를 비롯해서 액정층을 사이에 두고 화소전극과 대향되는 공통전극 등의 컬러필터 요소가 구비된다.
도 1a ~ 1b는 일반적인 액정표시장치의 화소배열을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 R(red), G(green), B(blue)의 서브화소를 정의하는데, 여기서 서브화소는 가로방향인 행방향으로 순차적을 배열되는 수직 스트라이프(vertical stripe) 방식으로 이루어진다.
R, G, B 3개의 서브화소가 하나의 화소를 이루게 된다.
또는 도 1b에 도시한 바와 같이 R, G, B 3개의 서브화소에 W(white)의 서브화소를 부가하여 4개의 서브화소가 하나의 화소를 이루도록 하는 쿼드(quad) 방식이 최근에 사용되고 있다.
R, G, B, W의 서브화소는 동일한 면적으로 매트릭스(matrix) 형태로 행과 열 방향으로 배치된다.
이러한 쿼드 방식은 R, G, B 3개의 서브화소에 W 서브화소를 더욱 부가하여 하나의 화소를 정의함으로써, 기존의 R, G, B 3개의 서브화소만을 사용하는 액정표시장치에 비해 높은 백색 휘도를 얻을 수 있다.
여기서, W 서브화소는 R, G, B 서브화소의 R, G, B 컬러필터패턴이 형성되는 영역에 대응하여, 화이트 안료를 형성하거나 또는 W 서브화소 내에 안료를 사용하지 않고 비워 두어 백색의 색순도를 개선하는 구조로 이루어진다.
그러나, W 서브화소에 대응하여 화이트 안료를 채울 경우, 그만큼 화이트 안료에 대한 마스크 및 이를 이용한 노광 및 식각 공정이 소요되어야 하기에 공정 부담이 큰 실정이다.
이는 액정표시장치의 제조효율을 떨어뜨리는 단점을 가져오게 된다.
이에, W 서브화소에 대응하여 안료를 사용하지 않고 비워두는 구조가 제안되고 있으나, 이 경우 W 서브화소와 R, G, B 서브화소의 단차(R, G, B 서브화소의 해당 색상의 컬러필터패턴의 두께에 상당하는)가 크기 때문에 셀갭(cell gap) 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정표시장치의 컬러필터기판의 제조공정을 감소하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, W 서브화소와 R, G, B 서브화소의 단차로 인한 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 화소전극과 공통전극이 교번하여 형성되는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향되며, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소를 포함하는 복수개의 화소가 정의된 제 2 기판과; 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소를 정의하는 제 1 블랙매트릭스와; 상기 적색, 녹색, 청색 서브화소에 각각 대응되어 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴과; 상기 백색 서브화소에 대응되어 형성된 컬러바(color bar)와; 상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴과 상기 컬러바를 포함하며, 상기 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층과; 상기 제 1및 제 2 기판 사이에 충진된 액정층을 포함하는 횡전계형 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 컬러바는 제 2 블랙매트릭스와, 상기 제 2 블랙매트릭스 상부에 형성되는 제 2 컬러필터패턴으로 이루어지며, 상기 컬러바는 상기 백색 서브화소의 중심부에 위치하며, 상기 백색 서브화소의 상기 컬러바가 형성되지 않은 영역에는 상기 오버코트층이 위치한다.
그리고, 상기 컬러바의 높이는 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴과 동일한 높이를 가지며, 상기 컬러바의 상기 제 2 블랙매트릭스는 상기 제 1 블랙매트릭스의 폭과 동일하거나 또는 좁다.
그리고, 상기 제 2 컬러필터패턴의 폭은 상기 제 2 블랙매트릭스의 폭에 비해 좁으며, 상기 오버코트층 상부에 상기 제 1 블랙매트릭스에 대응하여 패턴드 스페이서가 형성된다.
이때, 상기 제 1 기판 상에는 서로 교차하여 상기 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소를 정의하는 게이트배선과 데이터배선과, 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선의 교차부에 형성된 박막트랜지스터와 상기 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소에 화소전극을 포함하며, 상기 공통전극은 상기 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소에서 상기 화소전극과 교번하여 형성된다.
또한, 본 발명은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소가 정의된 기판 상에 상기 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소에 각각 대응하여 제 1, 2, 3, 제 4 개구부를 갖는 제 1 블랙매트릭스를 형성하는 동시에, 상기 제 4 개구부 내에 제 2 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2, 3, 제 4 개구부에 대응하여, 제 1 적색 컬러필터패턴과 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 제 1 청색 컬러필터패턴을 형성하는 동시에, 상기 제 2 블랙매트릭스 상부에 제 2 컬러필터패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 4 개구부의 제 2 컬러필터패턴의 상부로 유기물질을 도포하여 그 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제 2 컬러필터패턴은 상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴 중 선택된 하나와 동일한 색을 가지며, 상기 제 2 블랙매트릭스와 상기 제 2 컬러필터패턴은 상기 제 4 개구부의 중심부에 위치한다.
그리고, 상기 제 2 블랙매트릭스는 상기 제 1 블랙매트릭스와 동일한 폭으로 형성하거나 또는 좁게 형성하며, 상기 제 2 블랙매트릭스와 상기 제 2 컬러필터패턴의 높이는 상기 상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴의 높이와 동일하게 형성된다.
또한, 상기 제 2 컬러필터패턴의 폭은 상기 제 2 블랙매트릭스의 폭에 비해 좁게 형성되며, 상기 오버코트층 상부에 상기 제 1 블랙매트릭스에 대응하여 패턴드 스페이서를 형성한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 R, G, B, W 서브화소를 구비한 횡전계형 액정표시장치의 W 서브화소에 컬러바를 형성함으로써, 이를 통해, W 서브화소는 백색 컬러필터를 구비하지 않음에도, R, G, B 서브화소와 컬러필터패턴의 두께에 대응하는 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 보다 향상된 백색의 색순도를 구현할 수 있는 효과가 있으며, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 특히, 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 셀갭 불량에 의한 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a ~ 1b는 일반적인 액정표시장치의 화소배열을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 R, G, B, W 서브화소를 가지는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스를 포함하여, R, G, B, W 4개의 서브화소 구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 5a ~ 5e는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정별 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 횡전계형 액정표시장치(100)는 어레이기판(101)과 컬러필터기판(102)이 서로 이격되어 대향하고 있으며, 이 어레이기판(101) 및 컬러필터기판(102) 사이에는 액정층(103)이 개재되어 있다.
이때, 어레이기판(101) 상에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선(미도시)과 게이트배선(미도시)에 근접하여 게이트배선(미도시)과 평행하게 구성된 공통배선(미도시)과, 두 배선(미도시, 미도시)과 교차하며 특히 게이트배선(미도시)과는 교차하여 서브화소(SP)를 정의하는 데이터배선(미도시)이 구성되어 있다.
이때, 각 서브화소(SP)의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)의 교차지점인 스위칭영역(TrA)에는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되며, 실질적으로 화상이 구현되는 표시영역(AA)에는 공통전극(112)과 화소전극(114)이 형성되어 있다.
여기서, 박막트랜지스터(Tr)는 게이트전극(111), 게이트절연막(113), 반도체층(115), 소스 및 드레인전극(117, 119)으로 이루어진다.
그리고, 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 어레이기판(101)의 전면에는 보호층(116)이 형성되어 있으며, 화소전극(114)은 박막트랜지스터(Tr)의 드레인전극(119)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 표시영역(AA)의 화소전극(114)의 일측에는 일정간격 이격하여 공통전극(112)이 형성되어, 화소전극(114)과 공통전극(112)은 교대로 위치하며, 그사이에 횡전계를 발생시킨다.
그리고 어레이기판(101)과 마주보는 컬러필터기판(102) 상에는 각 서브화소(SP)에 대응하는 개구부를 가지는 제 1 블랙매트릭스(121)가 형성되어 있으며, 이들 개구부에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 R, G, B 컬러필터패턴을 포함하는 컬러필터층(123)이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 블랙매트릭스(121)와 컬러필터층(123) 상부에는 오버코트층(125)이 형성되어 있다.
이와 같이 횡전계형 액정표시장치(100)는 동일 기판(101) 상에 공통전극(112)과 화소전극(114)을 형성하고, 두 전극(112, 114) 사이에 수평전계를 생성하여 액정분자가 기판(101, 102)에 평행한 수평전계와 나란하게 배열되도록 함으로써, 액정표시장치(100)의 시야각을 넓게 할 수 있다.
이때, 본 발명의 액정표시장치(100)는 각 R, G, B 컬러필터패턴에 대응하는 3개의 서브화소(SP : 이하, R, G, W, B 서브화소라 함.)와 별도의 투명한 W 서브화소가 하나의 화소를 정의하며, 이러한 각 서브화소(SP)는 가로방향인 행방향으로 순차적을 배열되는 수직 스트라이프(vertical stripe) 방식으로 이루어진다.
특히, 본 발명의 W 서브화소에는 R, G, B 컬러필터패턴과 동일한 높이를 이루는 컬러바(color bar : 200 , 도 3 참조)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 W 서브화소와 R, G, B 서브화소와의 단차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 구성을 갖는 횡전계형 액정표시장치는 어레이기판(101)과 컬러필터기판(102) 사이에 두 기판(101, 102) 간의 일정한 셀갭을 유지시키기 위해 패턴드 스페이서(미도시)가 형성된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 두 기판(101, 102)과 액정층(103)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층(103)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(101, 102)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
아울러 액정표시장치(100)가 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트(140)가 구비된다.
백라이트(140)는 빛을 발하는 광원(미도시)의 위치에 따라 측광형(side type)과 직하형(direct type)으로 구분되는데, 측광형은 액정표시장치(100)에 대해 이의 후방의 일측면으로부터 출사된 광원(미도시)의 빛을 별도의 도광판(미도시)으로 굴절시켜 액정표시장치(100)로 입사시키며, 직하형은 액정표시장치(100) 배면으로 복수개의 광원(미도시)을 직접 배치시켜 빛을 입사시킨다.
본 발명은 이 둘 중 어느 것이나 이용가능하다.
이때, 광원(미도시)은 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light emitting diode lamp)가 램프로 이용될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치(100)는 R, G, B 3개의 서브화소에 W 서브화소를 더욱 부가하여 하나의 화소를 정의함으로써, 기존의 R, G, B 3개의 서브화소 만을 사용하는 액정표시장치(100)에 비해 높은 백색 휘도를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 액정표시장치(100)는 W 서브화소 내에 백색 컬러필터패턴을 형성하지 않음으로써, 보다 향상된 백색의 색순도를 구현할 수 있으며, 또한, 백색 컬러필터패턴의 삭제를 통한 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 액정표시장치(100)는 백색 컬러필터패턴을 사용하지 않음에도, R, G, B 서브화소와 W 서브화소의 단차가 발생하는 것을 최소화할 수 있어, 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 셀갭 불량에 의한 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 R, G, B, W 서브화소를 가지는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판(102) 상에는 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)에 대응하는 개구부를 가지는 제 1 블랙매트릭스(121)가 형성되어 있으며, 이들 개구부에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)을 포함하는 컬러필터층(123)이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 블랙매트릭스(121)와 컬러필터층(123) 상부에는 오버코트층(125)이 형성되어 있는데, 이때, 본 발명의 액정표시장치용 컬러필터기판(102) 상에는 W 서브화소(W-SP)에 대해, 별도의 백색 컬러필터패턴을 형성하지 않고 오버코트층(125)으로 백색 컬러필터패턴을 구성하게 된다.
여기서, 오버코트층(125)은 컬러필터층(123)이 형성된 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판(102)을 평탄화하기 위한 평탄화막으로서 기능하게 되는데, 투명한 유기 물질, 예를 들면 아크릴(acryl) 계열의 물질로 이루어진다.
그리고, W 서브화소(W-SP)에 대해, 오버코트층(125)은 백색 컬러필터패턴으로 기능하게 되는 것이다.
이러한 오버코트층(125)의 상부에는 어레이기판(도 2의 101)과 컬러필터기판(102)의 합착 시 액정층(도 2의 103)의 두께를 일정하게 유지시키기 위해 패턴드 스페이서(127)가 형성되어 있다.
이때, 본 발명의 W 서브화소(W-SP) 내에는 제 2 블랙매트릭스(201)와 R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c) 중 어느 하나로 이루어지는 컬러필터패턴(203)의 2중층의 컬러바(200)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
컬러바(200)는 W 서브화소(W-SP) 내의 중심부에 위치하며, 컬러바(200)의 폭(d2)은 각 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)를 정의하는 제 1 블랙매트릭스(121)의 폭(d1)과 같거나 또는 좁게 형성된다.
그리고, 컬러바(200)의 높이(h2)는 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)의 R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)의 높이(h1)와 동일하게 형성된다.
따라서, 제 1 블랙매트릭스(121)와 컬러필터층(123) 상부에 형성되는 오버코트층(125)은 컬러필터기판(102)의 전면에 걸쳐 균일한 두께(D)로 형성된다.
즉, R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)이 형성된 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)와 백색 컬러필터패턴이 형성되지 않은 W 서브화소(W-SP)는 R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)의 높이(h1)에 상당하는 단차가 발생되지 않는다.
이를 통해, 본 발명의 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판(102)은 그 표면이 평탄화됨에 따라, 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스를 포함하여, R, G, B, W 4개의 서브화소 구조를 갖는 횡전계형 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 수직 스트라이프(vertical stripe) 방식 횡전계형 액정표시장치는 격자 형상의 제 1 블랙매트릭스(121)에 의해 둘러싸인 영역으로 정의되는 각 R, G, B, W 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP, W-SP)가 하나의 화소(P)를 이룬다.
이때, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응하여 각각 R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)이 형성되어 있으며, W 서브화소(W-SP)에 대응해서는 별도의 백색 컬러필터패턴이 형성되어 있지 않으나, W 서브화소(W-SP) 내에는 제 2 블랙매트릭스(201)와 컬러필터패턴(203)으로 이루어지는 컬러바(200)가 형성되어 있다.
따라서, R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)이 형성된 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)와 백색 컬러필터패턴이 형성되지 않은 W 서브화소(W-SP)는 R, G, B 컬러필터패턴(123a, 123b, 123c)의 높이(도 3의 h1)에 상당하는 단차가 발생되지 않는다.
이를 통해, 본 발명의 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판(102)은 그 표면이 평탄화됨에 따라, 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이때, W 서브화소(W-SP) 내에 형성되는 컬러필터패턴(203)은 제 2 블랙매트릭스(201)의 폭(d2)에 비해 좁은 폭(d3)으로 형성하는데, 이는 W 서브화소(W-SP)를 통해 백색을 구현하는 과정에서, W 서브화소(W-SP)에 형성된 컬러필터패턴(203)에 의해 컬러가 구현되는 것을 방지하기 위함이다.
이를 통해, W 서브화소(W-SP)는 컬러바(200)가 구비됨에도 백색 휘도만을 구현하게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판을 형성하는 방법에 대해 도면을 참조하여 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 5a ~ 5e는 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정별 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 컬러필터기판(102)상에 금속물질 또는 블랙 수지물질을 전면에 증착(도포)한 후 마스크 공정을 이용하여 순차 반복되는 제 1 내지 제 4 개구부(120a, 120b, 120c, 120d)를 갖는 제 1 블랙매트릭스(black matrx : 121)를 형성한다.
여기서, 제 1 내지 제 3 개구부(120a, 120b, 120c)는 R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 대응하는 영역이며, 제 4 개구부(120d)는 W 서브화소(W-SP)에 대응하는 영역으로, 제 1 블랙매트릭스(121)는 제 1 내지 제 4 개구부(120a, 120b, 120c, 120d)의 가장자리를 둘러 형성된다.
이때, 본 발명은 제 1 블랙매트릭스(121)를 형성하는 과정에서 제 4 개구부(120d) 영역 내에 제 2 블랙매트릭스(201)를 더욱 형성한다.
제 2 블랙매트릭스(201)의 폭(d2)은 제 1 블랙매트릭스(121)와 같거나 또는 제 1 블랙매트릭스(121)의 폭(d1)에 비해 좁게 형성할 수 있다.
다음 제 1 내지 제 4 개구부(120a, 120b, 120c, 120d)를 갖는 제 1 블랙매트릭스(121)와 제 4 개구부(120d) 내에 형성된 제 2 블랙매트릭스(201)가 형성된 컬러필터기판(102) 상에 적(R), 녹(G), 청색(B) 중 한 가지, 예를 들면 적색(R) 안료(pigment)를 스핀코팅(spin coating) 또는, 바 코팅(bar coating) 등의 방법을 통하여 전면에 도포하여 적색(R) 컬러필터층(미도시)을 형성한다.
이렇게, 컬러필터기판(102) 상에 적색(R) 컬러필터층(미도시)을 형성한 뒤, 빛을 통과시키는 투과 영역과 빛을 차단하는 차단 영역을 갖는 마스크(미도시)를 컬러필터기판(102) 위에 위치시킨 후 적색(R) 컬러필터층(미도시)을 노광(exposure) 및 현상함으로써, 도 5b에 도시한 바와 같이 다수의 제 1 개구부(120a)에 대응하여 이를 채우며, 그 테두리는 제 1 개구부(120a)를 두르도록 형성된 제 1 블랙매트릭스(121)와 중첩하는 다수의 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)을 형성한다.
이때, 제 1개구부(120a) 영역에 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)을 형성하는 동시에 제 4 개구부(120d) 영역 내에 형성된 제 2 블랙매트릭스(201) 상부에 제 2 적색 컬러필터패턴(203)을 형성한다.
여기서, 제 2 블랙매트릭스(201)와 제 2 적색 컬러필터패턴(203)은 컬러바(200)를 이루게 된다.
이때, 제 2 적색 컬러필터패턴(203)의 높이(h4)는 제 1 개구부(120a) 영역에 형성되며, 제 1 블랙매트릭스(121)와 중첩된 된 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)의 높이(h3)와 동일하게 형성되어, 컬러바(200)의 전체적인 높이(h2)와 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)의 높이(h1)는 동일하게 형성된다.
제 2 적색 컬러필터패턴(203)의 폭(d3)은 제 2 블랙매트릭스(201)의 폭(d2)에 비해 좁게 형성한다.
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)을 형성한 방법과 동일하게 진행하여 녹색(G) 및 청색(B) 안료를 각각 도포, 노광, 현상함으로써, 제 2 및 제 3 개구부(도 5b의 120b, 120c)에 대해 각각 녹색 및 청색 컬러필터패턴(123b, 123c)을 형성한다.
이때, 녹색 및 청색 컬러필터패턴(123b, 123c) 또한 그 테두리는 이들이 형성된 제 2 및 제 3 개구부(도 5b의 120b, 120c)를 둘러싸는 제 1 블랙매트릭스(121)와 중첩하도록 형성한다.
따라서 컬러필터기판(102) 상에는 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)이 순차 반복하며 형성되는 컬러필터층(123)이 형성된다.
이때, 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)은 약 1 ~ 3㎛의 높이(h1)로 형성되며, 제 4 개구부(123d) 영역 내에 형성된 컬러바(200) 즉, 제 2 블랙매트릭스(201)와 제 2 적색 컬러필터패턴(203)의 전체 높이(h2) 또한 약 1 ~ 3㎛의 높이로 형성된다.
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)과 컬러바(200)가 형성된 컬러필터기판(102) 상에 투명하며 UV경화성 특성을 갖는 유기절연물질 예를 들면 UV경화성의 벤조사이클로부텐(BCB), 포토아크릴(photo acryl), 포토레지스트 중에서 선택되는 하나의 물질을 도포하여 오버코트층(125)을 형성한다.
이때, 오버코트층(125)은 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)과 컬러바(200) 상부에 형성되는 동시에, 제 4 개구부(도 5c의 120d) 영역 내의 컬러바(200) 형성되지 않은 영역을 채워지도록 형성된다.
따라서, 오버코트층(125)은 제 4 개구부(도 5c의 120d) 영역을 채우게 됨으로써, 자연적으로 제 4 개구부(도 5c의 120d)에 대해서는 무색 컬러필터패턴을 이루게 된다.
이러한 본 발명의 오버코트층(125)은 컬러필터기판(102)의 전면에 걸쳐 균일한 두께를 갖도록 형성되는데, 특히 제 4 개구부(도 5c의 120d) 영역에 별도의 백색 컬러필터패턴이 형성되지 않았음에도 컬러바(200)에 의해 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c) 상부에 형성되는 두께(D)와 동일한 두께로 제 4 개구부(도 5c의 120d)를 덮도록 형성된다.
즉, 본 발명의 오버코트층(125)은 제 4 개구부(도 5c의 120d) 영역 내에 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)과 동일한 높이(h1=h2)를 갖는 컬러바(200)를 형성함으로써, 제 1 내지 제 3 개구부(도 5a의 120a, 120b, 120c) 영역에 형성된 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)과 별도의 백색 컬러필터패턴이 형성되지 않은 제 4 개구부(도 5c의 120d) 영역이 제 1 적색 컬러필터패턴(123a)과 녹색 컬러필터패턴(123b) 그리고 청색 컬러필터패턴(123c)의 두께(h1)에 대응하는 단차가 발생하지 않도록 형성되는 것이다.
따라서, 오버코트층(125)은 컬러필터기판(102)의 전면에 걸쳐 균일한 두께(D)를 갖도록 형성되어, 컬러필터기판(102)은 평탄화된다.
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이, 평탄한 표면을 가지는 오버코트층(125)의 상부에 투명한 유기물질을 증착하고 새로운 노광 마스크를 이용하여 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써, 다수의 기둥 형태의 패턴드 스페이서(127)를 제 1 블랙매트릭스(121)에 대응하여 일정간격 이격하도록 형성한다.
이때, 패턴드 스페이서(127)는 서로 일정간격 이격하며 일정한 높이를 갖도록 형성되며, 이러한 패턴드 스페이서(127)는 액정층(도 2의 103)의 두께를 전면에 걸쳐 일정하게 유지시키는 역할을 하게 된다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판(102)을 완성하게 된다.
여기서, W 서브화소(W-SP) 내에 형성되는 컬러바(200)를 제 2 블랙매트릭스(201) 상부에 제 2 적색 컬러필터패턴(203)으로 형성하는 구성을 일예로 하였으나, 제 2 개구부(도 5b의 120b)에 녹색 컬러필터패턴(123b)을 형성하는 과정에서 제 2 블랙매트릭스(201) 상부에 제 2 녹색 컬러필터패턴을 형성하여 형성할 수도 있으며, 또는 제 3 개구부(도 5b의 120c)에 청색 컬러필터패턴(123c)을 형성하는 과정에서 제 2 블랙매트릭스(201) 상부에 제 2 청색 컬러필터패턴을 형성함으로써 형성할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 R, G, B 3개의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)에 W 서브화소(W-SP)를 더욱 부가하여 하나의 화소(P)를 정의함으로써, 기존의 R, G, B 3개의 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP) 만을 사용하는 액정표시장치에 비해 높은 백색 휘도를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 액정표시장치는 W 서브화소(W-SP) 내에 백색 컬러필터패턴을 형성하지 않음으로써, 보다 향상된 백색의 색순도를 구현할 수 있으며, 또한, 백색 컬러필터패턴의 삭제를 통한 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 액정표시장치는 W 서브화소(W-SP)에 컬러바(200)를 형성함으로써, R, G, B 서브화소(R-SP, G-SP, B-SP)와 W 서브화소(W-SP)의 단차가 발생하는 것을 최소화할 수 있어, 셀갭 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 셀갭 불량에 의한 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
102 : 컬러필터기판, 121 : 제 1 블랙매트릭스
123 : 컬러필터층(123a : 제 1 적색 컬러필터패턴, 123b : 녹색 컬러필터패턴, 123c : 청색 컬러필터패턴)
125 : 오버코트층, 127 : 패턴드 스페이서
200 : 컬러바(201 : 제 2 블랙매트릭스, 203 : 제 2 적색 컬러필터패턴)
R-SP : R 서브화소, G-SP : G 서브화소, B-SP : B 서브화소, W-SP : W 서브화소
P : 화소

Claims (16)

  1. 화소전극과 공통전극이 교번하여 형성되는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향되며, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소를 포함하는 복수개의 화소가 정의된 제 2 기판과;
    상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브화소를 정의하는 제 1 블랙매트릭스와;
    상기 적색, 녹색, 청색 서브화소에 각각 대응되어 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴과;
    상기 백색 서브화소에 대응되어 형성된 컬러바(color bar)와;
    상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴과 상기 컬러바를 포함하며, 상기 제 2 기판 전면에 형성된 오버코트층과;
    상기 제 1및 제 2 기판 사이에 충진된 액정층
    을 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러바는 제 2 블랙매트릭스와, 상기 제 2 블랙매트릭스 상부에 형성되는 제 2 컬러필터패턴으로 이루어지는 횡전계형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러바는 상기 백색 서브화소의 중심부에 위치하며, 상기 백색 서브화소의 상기 컬러바가 형성되지 않은 영역에는 상기 오버코트층이 위치하는 횡전계형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러바의 높이는 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴과 동일한 높이를 갖는 횡전계형 액정표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러바의 상기 제 2 블랙매트릭스는 상기 제 1 블랙매트릭스의 폭과 동일하거나 또는 좁은 횡전계형 액정표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 컬러필터패턴의 폭은 상기 제 2 블랙매트릭스의 폭에 비해 좁은 횡전계형 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버코트층 상부에 상기 제 1 블랙매트릭스에 대응하여 패턴드 스페이서가 형성된 횡전계형 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 상에는 서로 교차하여 상기 적색, 녹색, 청색 서브화소를 정의하는 게이트배선과 데이터배선과, 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선의 교차부에 형성된 박막트랜지스터와 상기 적색, 녹색, 청색 서브화소에 화소전극을 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 적색, 녹색, 청색 서브화소에서 상기 화소전극과 교번하여 형성된 횡전계형 액정표시장치.
  10. 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소가 정의된 기판 상에 상기 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 백색(white) 서브화소에 각각 대응하여 제 1, 2, 3, 제 4 개구부를 갖는 제 1 블랙매트릭스를 형성하는 동시에, 상기 제 4 개구부 내에 제 2 블랙매트릭스를 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2, 3, 제 4 개구부에 대응하여, 제 1 적색 컬러필터패턴과 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 제 1 청색 컬러필터패턴을 형성하는 동시에, 상기 제 2 블랙매트릭스 상부에 제 2 컬러필터패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 4 개구부의 제 2 컬러필터패턴의 상부로 유기물질을 도포하여 그 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하는 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 컬러필터패턴은 상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴 중 선택된 하나와 동일한 색을 갖도록 형성되는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 블랙매트릭스와 상기 제 2 컬러필터패턴은 상기 제 4 개구부의 중심부에 위치하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 블랙매트릭스는 상기 제 1 블랙매트릭스와 동일한 폭으로 형성하거나 또는 좁게 형성하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 블랙매트릭스와 상기 제 2 컬러필터패턴의 높이는 상기 상기 제 1 적색 컬러필터패턴과 상기 제 1 녹색 컬러필터패턴 그리고 상기 제 1 청색 컬러필터패턴의 높이와 동일하게 형성하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 컬러필터패턴의 폭은 상기 제 2 블랙매트릭스의 폭에 비해 좁게 형성하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 오버코트층 상부에 상기 제 1 블랙매트릭스에 대응하여 패턴드 스페이서를 형성하는 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터기판의 제조방법.
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