KR20130036439A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 대향하는 제 1기판 및 제 2기판; 상기 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 제 1기판의 상기 화소영역에 형성된 컬러필터; 및 상기 제 2기판 상에 형성되는 블랙 스트라이프를 포함하고, 상기 블랙 스트라이프는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프; 및 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 눌림 갭을 일정하게 유지하여 표시 화면에 터치(touch) 불량을 방지하고, 표시 화면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도를 균일하게 하여 화면에 얼룩을 방지하는 효과가 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display device and Method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 균일한 눌림 갭을 유지하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
액정표시장치는 상부 기판, 하부 기판, 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전계 인가 유무에 따라 액정층의 배열 상태가 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.
최근 영상표시장치는 3D 영상을 구현하는데 있어서, 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 사용할 수 있다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차를 이용하며, 그 구현방식으로는 안경방식과 무안경방식이 있다.
안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.
무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.
도 1은 종래의 안경방식의 3D 액정표시장치의 개념도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 액정표시장치는 표시패널(3)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(1), 액정표시패널(3), 선편광을 선택하기 위해 액정표시패널(3)의 상하부면에 부착되는 편광판(2,4)을 포함한다.
또한, 안경방식은 도 1과 같이 편광 안경(6)에 입사되는 빛의 편광특성을 절환하기 위해 액정표시패널(3) 상에 패턴 리타더(Patterned Retarder)(5)를 포함할 수 있다.
안경방식은 액정표시패널(3)에 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 교대로 표시하고 패턴 리타더(5)를 통해 편광 안경(6)에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 안경방식은 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.
그러나, 이러한 안경방식에서는 상/하 시야각 위치에서 발생되는 크로스토크(Crosstalk)로 인해 3D 영상의 시인성이 떨어지는 문제가 있다.
그 결과, 통상의 안경방식에서 양호한 화질의 3D 영상을 볼 수 있는 상/하 시야각은 매우 좁다. 크로스토크는 상/하 시야각 위치에서 좌안 이미지(L)가 좌안 패턴 리타더(5) 영역뿐만 아니라 우안 패턴 리타더(5) 영역도 통과하고 또한, 우안 이미지(R)가 우안 패턴 리타더(5) 영역뿐만 아니라 좌안 패턴 리타더(5) 영역도 통과하기 때문에 발생된다.
이에, 도 2와 같이 표시패널의 블랙 매트릭스(BM)에 대응되는 패턴 리타더 영역에 블랙 스트라이프(BS)를 형성하여 상/하 시야각을 좀 더 넓게 확보함으로써 3D 영상의 시인성을 높이도록 한 방안이 일본 공개특허공보 제2002-185983호를 통해 제안된 바 있다.
도 2에서, 일정 거리(D)에서 관찰시, 이론적으로 크로스토크가 발생하지 않는 시야각(α)은 표시패널의 블랙 매트릭스(BM) 사이즈, 패턴 리타더의 블랙 스트라이프(BS) 사이즈, 및 표시패널과 패턴 리타더 간 스페이서(S)에 의존하게 된다.
시야각(α)은 블랙 매트릭스(BM) 사이즈와 블랙 스트라이프(BS) 사이즈가 커질수록 또한, 표시패널과 패턴 리타더 간 스페이서(S)가 작을수록 넓어진다.
도 3은 종래의 블랙 매트릭스와 블랙 스트라이프를 도시한 평면도이다.
도 3의 (b)에서 알 수 있듯이, 블랙 스트라이프는 도 3의 (a)에 도시된 블랙 매트릭스에 비해서 대면적으로 형성되어 시야각을 넓게한다.
하지만, 상기 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.
우선, 대면적으로 형성된 블랙 스트라이프(BS)는 그 두께가 일정하지 않은 문제가 있다. 이와 같이, 블랙 스트라이프(BS)의 두께가 일정하게 확보되지 못하면, 눌림 갭의 편차로 인해 표시 화면에 터치(touch) 불량이 발생되고, 표시 화면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도가 불균일하게 되어 화면에 얼룩이 발생되는 문제가 있다.
또한, 블랙 스트라이프(BS)와 블랙 매트릭스(BM)를 별도로 형성하게 되면 제조공정이 복잡해지고 재료비가 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 보다 균일한 눌림 갭을 유지하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 서로 대향하는 제 1기판 및 제 2기판; 상기 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 제 1기판의 상기 화소영역에 형성된 컬러필터; 및 상기 제 2기판 상에 형성되는 블랙 스트라이프를 포함하고, 상기 블랙 스트라이프는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프; 및 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 단계; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 제 1기판의 상기 화소영역에 컬러필터를 형성하는 단계; 제 2기판 상에 블랙 스트라이프를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 블랙 스트라이프를 형성하는 단계는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프를 형성하고, 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 눌림 갭을 일정하게 유지하여 표시 화면에 터치(touch) 불량을 방지하고, 표시 화면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도를 균일하게 하여 화면에 얼룩을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 눌림 갭을 일정하게 유지하여 표시 화면을 일정한 압력으로 누르는 경우에 상부기판(10) 및 하부기판(30)의 변형을 방지하여 표시 품질을 일정하게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 하부기판 상에 박막 트랜지스터, 화소전극, 공통전극 및 컬러필터가 함께 형성되어 있기 때문에, 상기 하부기판과 마주하는 상부기판을 위한 공정 라인을 간소화할 수 있고, 또한, 종래와 비교할 때 블랙 매트릭스 또는 오버 코트층 등이 생략됨으로써 그만큼 공정이 단순화되고 재료비도 절감되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 3D 액정표시장치의 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 3D 액정표시장치에서 블랙 스트라이프를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 블랙 매트릭스와 블랙 스트라이프를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 액정표시장치의 A-A` 라인에 따른 단면도이다.
도 6a는 하프톤(Half Tone) 마스크를 사용하여 블랙 스트라이프를 제조하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 6b는 오픈영역을 포함하는 하프톤(Half Tone) 마스크를 사용하여 블랙 스트라이프를 제조하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 '상에 또는 상부에' 및 '아래에 또는 하부에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 게재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 액정표시장치는 상부기판과 하부기판 사이의 눌림 갭을 일정하게 유지시키기 위한 구성 및 제조방법을 중요 내용으로 한다. 따라서, 백라이트 유닛 및 구동 회로부에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 액정표시장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있으며, 본 발명의 액정 표시장치는 액정층을 구동시키는 모드에 제한 없이 모든 모드에 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.
도 4에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 액정표시장치는 데이터 배선(102), 게이트 배선(104), 박막 트랜지스터, 화소전극(190) 및 블랙 스트라이프(230)를 포함한다.
게이트 배선(104)은 하부기판 상에서 제1 방향, 예로서 가로 방향으로 배열되어 있고, 데이터 배선(102)은 상기 하부기판 상에서 제2 방향, 예로서 세로 방향으로 배열되어 있으며, 이와 같이 데이터 배선(102) 및 게이트 배선(104)이 서로 교차 배열되어 복수 개의 화소영역를 정의한다.
도 4에는, 상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(102)이 곧은 직선으로 배열된 모습을 도시하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 굽은 직선으로 배열될 수도 있다.
박막 트랜지스터는 스위칭 소자로서 상기 데이터 배선(102)과 게이트 배선(104)이 교차하는 영역에 형성되며, 게이트전극(120), 액티브층(140), 소스전극(152), 드레인전극(154), 및 화소전극(190)을 포함하여 이루어진다.
상기 게이트전극(120)은 상기 게이트 배선(104)에서 분기되고, 상기 소스전극(152)은 상기 데이터 배선(102)에서 분기되고, 상기 드레인전극(154)은 상기 소스전극(152)과 마주하도록 형성된다.
이와 같은 박막 트랜지스터의 구성은, 상기 게이트전극(120)이 액티브층(140) 아래에 위치하는 바텀 게이트(bottom gate) 구조 또는 상기 게이트전극(120)이 액티브층(140) 위에 위치하는 탑 게이트(top gate) 구조 등 다양하게 변경될 수 있고, 소스전극(152) 및 드레인전극(154)의 형태도 말발굽형 등 다양한 형태로 변경될 수 있다.
상기 화소전극(190)은 상기 화소영역 각각에 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터의 드레인전극(154)과 전기적으로 연결되어 있다.
다만, 도 4에서는 화소전극(190)을 판(plate) 형태로 묘사하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형태로 변경될 수 있다.
공통전극(미도시)은 상기 화소전극(190)과 평행하게 배열되어 있으며, 이와 같이 서로 평행하게 배열된 화소전극(190) 및 공통전극 사이에 발생하는 수평 전계를 통해서 액정층의 배열방향이 조절될 수 있다.
상기 공통전극은 상기 게이트 배선(104)과 평행하게 배열된 공통 배선(미도시)에 연결되어 있어, 상기 공통 배선을 통해 상기 공통전극에 공통 전압이 인가될 수 있다.
상술한 바와 같은 화소전극(190)과 공통전극의 구성은 도 4에 도시한 모습으로 한정되는 것은 아니고 다양한 형태로 변경될 수 있다. 그 일 예로서, 상기 화소전극(190)과 공통전극 중 어느 하나의 전극은 판(plate) 구조로 형성되고 나머지 하나의 전극은 핑거(finger) 구조로 형성됨으로써 양 전극 사이의 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정층의 배향방향이 조절될 수도 있다.
블랙 스트라이프(230)는 대면적 스트라이프(232) 및 컬럼 스페이서(234)를 포함한다.
블랙 스트라이프(230)는 게이트 배선(104) 상에서 소정의 폭으로 형성되며, 3D 영상의 시야각을 넓히는 기능 외에도, 종래의 광누설을 방지하기 위해 적용되는 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM)의 기능을 수행한다.
이하 블랙 스트라이프(230)의 상세한 구조는 도 5를 통하여 설명하도록 한다.
도 5는 도 4에 도시된 액정표시장치의 A-A` 라인에 따른 단면도이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 하부기판(100), 상부기판(200), 및 액정층(300)을 포함한다.
하부기판(100)은 제 1기판(110), 게이트전극(120), 게이트 절연막(130), 액티브층(140), 소스전극(152), 드레인전극(154), 패시베이션층(160), 컬러필터(170a, 170b, 170c), 오버코트층(180), 및 화소전극(190)을 포함한다.
상기 제 1기판(110) 상에는 게이트전극(120)이 형성되어 있고, 상기 게이트전극(120)은 게이트 배선의 신호를 박막 트렌지스터로 전달한다.
게이트 절연막(130)은 상기 게이트전극(120) 상에 형성되어 있고, 게이트 전극(120)을 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)과 절연하는 기능을 수행한다.
액티브층(140)은 상기 게이트 절연막(130) 상에 형성되며, 게이트전극(120)에 신호가 인가되면 소스전극(152)으로부터 드레인전극(154)으로 전류가 흐르도록 채널을 형성하는 역할을 수행한다.
소스전극(152)은 상기 액티브층(140) 상에 형성되며, 데이터 배선에서 연장되어 데이터 신호를 박막 트랜지스터에 전달한다.
드레인전극(154)은 상기 액티브층(140) 상에서 상기 소스전극(152)과 마주보고 이격되어 형성되며, 상기 드레인전극(154)에는 화소전극(190)이 연결된다. 따라서, 드레인전극(154)은 소스전극(152)으로부터 전달받은 신호를 화소전극(190)으로 전달한다.
패시베이션층(160)은 상기 소스전극(152) 및 드레인전극(154) 상에 형성되어 절연기능을 수행한다. 패시베이션층(160)은 무기 절연막, 유기 절연막, 또는 양자의 조합으로 이루어질 수 있다.
컬러필터(170a 내지 170c : 170)는 상기 패시베이션층(160) 상에 형성되며, 제1 컬러필터(170a), 제2 컬러필터(170b) 및 제3 컬러 필터(170c)를 포함한다.
종래의 액정표시장치에 따르면 박막 트랜지스터는 하부기판 상에 형성되고 컬러필터는 상부기판 상에 형성되는 반면에, 본 발명에 따르면 박막 트랜지스터와 컬러필터(170)가 하나의 기판 상에 함께 형성된다.
이렇게, 박막 트랜지스터 및 컬러필터가 동일한 기판에 형성되는 구조를 COT(Color filter on TFT) 구조라고 한다.
이러한 COT 구조는 종래와 같이 블랙 매트릭스 설계시 합착마진을 고려할 필요가 없으므로 개구영역이 확대되고, 상부기판 형성시 공정이 간단해지는 효과가 있다.
상기 제1 컬러필터(170a)는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 중 어느 하나의 컬러 필터로 이루어지고, 상기 제2 컬러필터(142)는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 중 다른 하나의 컬러필터로 이루어지고, 상기 제3 컬러필터(170c)는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 중 나머지 하나의 컬러필터로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 화소영역 내에서 상기 제1 컬러필터(170a), 제2 컬러필터(170b), 및 제3 컬러필터(170c)의 배치는 다양한 형태로 변경될 수 있다. 또한, 상기 제1 컬러필터(170a), 제2 컬러필터(170b), 및 제3 컬러필터(170c) 이외에 화이트(white), 옐로우(yellow), 또는 시안(cyan)과 같은 제4 컬러필터가 추가로 형성될 수도 있다.
오버코트층(180)은 상기 컬러필터(170) 상에 형성되며, 컬러필터(170)로 인한 단차를 균일하게 보상한다.
화소전극(190)은 상기 오버코트층(180) 상에 형성될 수 있으며, 소정의 콘택홀을 통하여 드레인전극(154)과 연결된다. 이를 위해서, 상기 패시베이션층(160), 컬러필터(170), 및 오버코트층(180)의 소정 영역에는 콘택홀이 형성될 수 있고, 상기 콘택홀을 통해서 상기 화소전극(190)과 드레인전극(154)이 연결된다.
한편, 도시되지는 않았지만, 상기 제 1기판(110) 상에는 공통전극이 형성되어 화소전극(190)과 함께 액정층(300)에 전계를 형성한다. 다만, 화소전극과 공통전극은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 경우에 따라서 공통전극은 제 2기판(210)에 형성될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 화소전극(190) 상에 액정 배향을 위한 배향막이 형성될 수 있다.
상부기판(200)은 제 2기판(210), 블랙 스트라이프(230)를 포함한다. 한편, 도시하지는 않았지만, 상기 블랙 스트라이프(230) 상에 상기 액정층(300)의 초기 배향을 위한 배향막이 형성될 수 있다.
제 2기판(210)은 상기 하부기판(100)과 대향하고 있으며, 종래의 블랙 매트릭스, 컬러필터, 및 오버코트층이 형성되어 있지 않다. 따라서, 상기 하부기판(100)과 마주하는 상부기판(200)을 위한 공정 라인을 간소화할 수 있고, 또한, 종래와 비교할 때 블랙 매트릭스 또는 오버코트층 등이 생략됨으로써 그만큼 공정이 단순화되고 재료비도 절감되는 효과가 있다.
블랙 스트라이프(230)는 상기 제 2기판(210) 상에 형성되며, 대면적 스트라이프(232) 및 컬럼 스페이서(234)를 포함한다.
블랙 스트라이프(230)란 시야각 개선을 통해 3D 영상의 시인성을 높이기 위해 사용되는 패턴 리타터에 형성되는 것으로 빛샘 영역을 차폐하는 블랙 매트릭스와 구분된다. 다만, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 블랙 스트라이프 및 블랙 매트릭스를 별도로 형성하지 않고, 양자의 기능이 통합된 블랙 스트라이프(230)를 형성한다.
따라서, 상기 블랙 스트라이프(230)는 종래의 액정표시장치에서 광누설을 방지하기 위해 적용되는 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM)의 기능을 포함하는 것이며, 상기 블랙 스트라이프(230)는 광투과를 차단하는 재료로 이루어진다.
결국, 종래의 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스와 블랙 스트라이프가 각각 형성되는 반면에, 본 발명의 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스를 별도로 적용하지 않게 되고 그에 따라서 제조공정이 단축되는 장점이 있다.
대면적 스트라이프(232)는 소정의 두께로 형성되며(예로서 3.1um), 눌림 갭을 일정하게 유지한다.
컬럼 스페이서(234)는 블랙 스트라이프(230)의 소정의 영역에 형성되고, 그 상세한 영역은 게이트 배선 및 데이터 배선 영역에 형성될 수 있고, 박막 트랜지스터 영역에도 형성될 수 있으며, 화소영역 외곽의 더미 영역에도 형성될 수 있다
컬럼 스페이서(234)는 상기 대면적 스트라이프(232)와 소정의 간격(236)으로 이격되고(예로서 10um), 상기 대면적 스트라이프(232) 보다 높은 단차로 형성(예로서 3.6um)된다.
상기 컬럼 스페이서(234)는 액정표시장치의 셀갭을 유지하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 컬럼 스페이서(234)는 상기 하부기판(100)과 접촉하도록 형성된다.
종래의 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스와 컬럼 스페이서가 각각 형성되는 반면에, 본 발명의 액정표시장치에서는 블랙 매트릭스 및 컬럼 스페이서를 별도로 형성하지 않고, 동일한 마스크 공정에서 블랙 스트라이프(230) 및 컬럼 스페이서(234)를 함께 형성하므로 제조공정이 단축되는 장점이 있다.
따라서, 상기 블랙 스트라이프(230) 및 컬럼 스페이서(234)는 빛을 차단하는 동일한 재료로 이루어지며, 동일한 공정에서 동시에 형성될 수 있다. 이로써, 블랙 스트라이프(230)와 컬럼 스페이서(234)를 별도로 형성할 때보다 제조공정이 단축되고 재료비가 감소되는 장점이 있다.
액정층(300)은 상기 하부기판(100) 및 상부기판(200) 사이의 공간에 형성되며, 액정이 주입되어 화소전극과 공통전극에 따른 전계의 변화에 따라 빛의 투과율을 바꾸는 역할을 한다.
도 6a 및 도 6b는 블랙 스트라이프(230)를 제조하는 마스크에 대한 단면도이다.
도 6a는 하프톤(Half Tone) 마스크를 사용하여 블랙 스트라이프(230)를 제조하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 6a에서 알 수 있듯이, 블랙 스트라이프(230)를 제조하기 위한 마스크(500)는 풀톤(Full Tone : 이하 'FT'라고 한다)영역 및 하프톤(Half Tone : 이하 'HT'라고 한다)영역을 포함한다.
HT영역은 입사광의 일부만을 투과시키는 반투과막이 형성되어 있어, 빛의 전부를 차단하는 오픈영역 보다 빛의 투과량이 상대적으로 줄어든다.
따라서, 동일한 시간동안 노광공정을 수행할 때 FT영역 하부에 있는 컬럼 스페이스(234)는, HT영역 하부에 있는 대면적 스트라이프(232) 보다 높은 단차를 갖도록 형성된다.
이때, 대면적 스트라이프(232)의 두께는 노광시간으로 조절할 수 있다.
한편, 도 6a에 도시된 마스크를 사용하는 경우, ΔH1과 ΔH2의 두께 차가 발생하는 것을 알 수 있다. 이는 블랙 스트라이프(230)를 형성하는 하드 베이크(hard bake) 과정에서의 변형 및 수축(shrinkage) 현상 등으로 인해 발생된다.
대면적 스트라이프(232)에 있어서 이러한 두께 차는 눌림 갭의 편차를 발생시키고, 이로 인해 표시 화면에 터치(touch) 불량이 발생되고, 표시 화면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도가 불균일하게 되어 화면에 얼룩이 발생되는 문제가 있다.
이러한 문제를 개선하기 위해서 마스크의 FT영역과 HT영역 사이에 오픈(Open : OP)영역을 둘 수 있는데, 이는 도 6b와 함께 설명한다.
도 6b는 오픈영역을 포함하는 하프톤(Half Tone) 마스크를 사용하여 블랙 스트라이프를 제조하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 6b에서 알 수 있듯이, 블랙 스트라이프(230)를 형성하기 위한 마스크의 FT영역과 HT영역 사이에 오픈(Open : OP)영역을 형성한다.
이로서, 오픈영역 하부에 위치한 블랙 스트라이프(230)가 제거되고, 대면적 스트라이프(232)와 컬럼 스페이서(234)가 소정의 간격(236)을 사이에 두고 이격된다.
이렇게, 소정의 간격(236)으로 대면적 스트라이프(232)와 컬럼 스페이서(234)를 이격시기게 되면, ΔH3 및 ΔH4의 높이가 일정하게 유지되는 효과가 있다.
결국, 본 발명에 따르면, 눌림 갭을 일정하게 유지하여 표시 화면에 터치(touch) 불량을 방지하고, 표시 화면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도를 균일하게 하여 화면에 얼룩을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 눌림 갭을 일정하게 유지하여 표시 화면을 일정한 압력으로 누르는 경우에 상부기판(200) 및 하부기판(100)의 변형을 방지하여 표시 품질을 일정하게 하는 효과가 있다.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 하부기판(100), 상부기판(200), 및 액정층(300)을 포함한다. 이하, 도 7의 구성요소 중 도 5의 설명과 중복되는 부분은 생략하기로 한다.
하부기판(100)은 제 1기판(110), 게이트전극(120), 게이트 절연막(130), 액티브층(140), 소스전극(152), 드레인전극(154), 및 패시베이션층(160)을 포함한다.
제 1기판(110) 상에는 게이트전극(120)이 형성되고, 상기 게이트 전극(120) 상에는 게이트 절연막(130)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(130) 상에는 액티브층(140)이 형성되고, 상기 액티브층(140) 상에는 소스전극(152) 및 드레인전극(154)이 형성되고, 소스전극(152) 및 드레인전극(154) 상에는 패시베이션층(160)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 화소전극 및 공통전극은 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상부기판(200)은 제 2기판(210), 컬러필터(270a 내지 270c : 270), 오버코트층(280), 및 블랙 스트라이프(230)를 포함한다.
제 2기판(210) 상에는 컬러필터(270), 오버코트층(280), 및 블랙 스트라이프(230)가 차례로 형성된다.
블랙 스트라이프(230)는 소정의 간격(236)을 사이에 두고 형성되는 대면적 스트라이프(232) 및 컬럼 스페이서(234)를 포함한다.
컬럼 스페이서(234)는 소정의 간격(236)을 두고 대면적 스트라이프(232)와 이격되어 형성되어, 균일한 눌림 갭을 유지하는 효과가 있다.
도 8a 내지 도 8d는 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 8a에서 알 수 있듯이, 제 1기판(110) 상에 게이트전극(120), 게이트 절연막(130), 액티브층(140), 소스전극(152), 드레인전극(154), 및 패시베이션층(160)을 차례로 형성한다.
다음, 도 8b에서 알 수 있듯이, 상기 패시베이션층(160) 상에 컬러필터(170a, 170b, 170c), 오버코트층(180), 및 화소전극(190)을 형성한다.
컬러필터(170)는 화소영역 내에서 제1 컬러필터(170a), 제2 컬러필터(170b), 및 제3 컬러필터(170c)의 순으로 형성될 수 있고, 그 배치 및 색상은 다양한 형태로 변경될 수 있다.
다음, 도 8c에서 알 수 있듯이, 제 2기판(210) 상에 소정의 간격(236)으로 이격된 대면적 스트라이프(232) 및 컬럼 스페이서(234)를 포함하는 블랙 매트릭스(230)를 형성한다.
상기 대면적 스트라이프(232)는 하프톤(HT) 마스크를 이용하고, 상기 컬럼 스페이서(234)는 풀톤(FT) 마스크를 이용하여 동일한 공정에서 함께 형성할 수 있다.
다음, 도 8d에서 알 수 있듯이, 하부기판(100) 및 상부기판(200)을 합착하고 액정층(300)을 충진한다.
상기 액정층(300)을 사이에 두고 상기 상부기판(200) 및 하부기판(100)을 합착하는 공정은 진공주입법 또는 액정적하법을 이용하여 수행할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 9a에서 알 수 있듯이, 제 1기판(110) 상에 게이트전극(120), 게이트 절연막(130), 액티브층(140), 소스전극(152), 드레인전극(154), 및 패시베이션층(160)을 차례로 형성한다.
다음, 도 9b에서 알 수 있듯이, 제 2기판(210) 상에 컬러필터(270a, 270b, 270c), 및 오버코트층(280)을 형성한다.
컬러필터(270)는 화소영역 내에서 제1 컬러필터(270a), 제2 컬러필터(270b), 및 제3 컬러필터(270c)의 순으로 형성될 수 있고, 그 배치 및 색상은 다양한 형태로 변경될 수 있다.
다음, 도 9c에서 알 수 있듯이, 상기 오버코트층(280) 상에 소정의 간격(236)으로 이격된 대면적 스트라이프(232) 및 컬럼 스페이서(234)를 포함하는 블랙 매트릭스(230)를 형성한다.
상기 대면적 스트라이프(232)는 하프톤(HT) 마스크를 이용하고, 상기 컬럼 스페이서(234)는 풀톤(FT) 마스크를 이용하여 동일한 공정에서 함께 형성할 수 있다.
다음, 도 9d에서 알 수 있듯이, 하부기판(100) 및 상부기판(200)을 합착하고 액정층(300)을 충진한다.
상기 액정층(300)을 사이에 두고 상기 상부기판(200) 및 하부기판(100)을 합착하는 공정은 진공주입법 또는 액정적하법을 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 구성을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 - 하부기판 200 - 상부기판 300 - 액정층
110 - 제 1기판 120 - 게이트전극 130 - 게이트 절연막
140 - 액티브층 152 - 소스전극 154 - 드레인전극
160 - 패시베이션층 170 - 컬러필터 180 - 오버코트층
190 - 화소전극
210 - 제 2기판 230 - 블랙 스트라이프 232 - 대면적 스트라이프
234 - 컬럼 스페이서 270 - 컬러필터 280 - 오버코트층

Claims (8)

  1. 서로 대향하는 제 1기판 및 제 2기판;
    상기 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 제 1기판의 상기 화소영역에 형성된 컬러필터; 및
    상기 제 2기판 상에 형성되는 블랙 스트라이프를 포함하고,
    상기 블랙 스트라이프는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프; 및 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대면적 스트라이프 및 컬럼 스페이서는 동일한 재료로 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 서로 대향하는 제 1기판 및 제 2기판;
    상기 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 제 2기판 상에 형성된 컬러필터;
    상기 컬러필터 상에 형성된 오버코트층; 및
    상기 오버코트층 상에 형성되는 블랙 스트라이프를 포함하고,
    상기 블랙 스트라이프는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프; 및 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 대면적 스트라이프 및 컬럼 스페이서는 동일한 재료로 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 제 1기판의 상기 화소영역에 컬러필터를 형성하는 단계;
    제 2기판 상에 블랙 스트라이프를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 블랙 스트라이프를 형성하는 단계는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프를 형성하고, 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 대면적 스트라이프는 하프톤 마스크를 이용하고, 상기 컬럼 스페이서는 풀톤 마스크를 이용하여 동일한 공정에서 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  7. 제 1기판의 일면에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 제 2기판에 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 상에 오버코트층을 형성하는 단계;
    상기 오버코트층 상에 블랙 스트라이프를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 블랙 스트라이프를 형성하는 단계는 눌림 갭을 일정하게 유지하는 대면적 스트라이프를 형성하고, 상기 대면적 스트라이프와 소정의 간격으로 이격되며, 상기 대면적 스트라이프 보다 높은 단차로 형성되어 셀갭을 일정하게 유지하는 컬럼 스페이서를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 대면적 스트라이프는 하프톤 마스크를 이용하고, 상기 컬럼 스페이서는 풀톤 마스크를 이용하여 동일한 공정에서 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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