KR100846959B1 - 컬러 필터,이의 제조 방법 및 이를 구비한 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 액정 표시장치에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 컬러 잉크 적하시 공정 자체의 신뢰성을 확보할 수 있고, 액정 표시 장치의 제조 수율을 향상시킬 수 있으며, 컬러 필터 형성시 잉크가 이웃하는 색상층으로 오버랩이 될 수 있는 현상을 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 제1기판과, 제1기판 상부에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스와, 블랙 매트릭스의 상부 표면에 형성된 적어도 하나의 금속층과, 블랙 매트릭스와 상기 금속층에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층을 포함하여 이루어진 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 액정 표시장치를 개시한다.
컬러 필터, 블랙 매트릭스, 금속층, 색상층, 액정 표시 장치
Description
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터를 나타낸 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 A 부분을 나타낸 확대도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일실시예의 액정 표시 장치용 칼라 필터를 나타낸 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 B 부분의 확대도이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1a에 도시된 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 도 2a에 도시된 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200 : 액정 표시 장치 110, 210 : 제1기판
112, 212 : 블랙 매트릭스 113, 213 : 희생층
114 : 금속층 116, 216 : 색상층
118 : 화소전극 120, 220 : 제2기판
120a, 220a : 박막 트랜지스터 121, 221 : 게이트 전극
122, 222 : 게이트 절연층 123, 223 : 반도체층
124, 224 : 드레인 전극 125, 225 : 소스 전극
126, 226 : 보호층 127, 227 : 화소전극
130, 230 : 액정층 214 : 제1금속층
215 : 제2금속층
본 발명은 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 블랙 매트릭스의 표면에 금속으로 이루어진 층을 형성하여 잉크액이 넘치는 현상을 방지할 수 있는 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 경량, 박형 및 저소비 전력 등의 특성을 갖는 것으로 인해 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하여 각종 정보기기의 단말 기 또는 비디오 기기 등에 사용되고 있다.
특히, 각 화소마다 스위칭 소자로서 TFT(Thin Film Transistor)가 구비되는 액정 표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)에 필적할만한 표시 화면의 고화질화 및 대형화를 실현하였기에, 노트북 PC 및 모니터 시장에서 크게 각광받고 있으며, 향후 TV 시장도 잠식할 것으로 예상되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 전형적으로 각종 금속 라인들을 포함한 TFT 및 화소 전극이 형성된 TFT 어레이 기판(TFT array substrate)과 컬러 필터 및 공통 전극이 형성된 컬러 필터 기판(color substrate)이 액정층(LClayer)의 개재하에 합착된 구조로 이루어진다.
이러한 액정 표시 장치에서, 사용되는 컬러 필터 기판 등에는 화상의 표시 콘트라스트와 같은 표시 품질을 향상시키기 위해서, 블랙 매트릭스가 제공된다.
이러한 블랙 매트릭스를 이용한 컬러 필터 중, 잉크젯 도포법을 이용해서 색상층을 형성하기 위해서는 블랙 매트릭스 상부에 발수 처리를, 블랙 매트릭스 측면에는 친수 처리를 하게 된다. 상기 발수 처리는 블랙매트릭스에 의해 정의되는 영역에 형성되는 각각의 색상(R,G,B)의 유출, 번짐을 방지하고, 컬러 필터의 서로 이웃하는 삼색의 각 컬러 화소의 표시 부분 주변을 차광함으로써 색이 혼합되는 것을 방지하기 위함이다.
그러나, 상기 블랙 매트릭스 표면에 컬러 필터의 잉크액의 유출을 방지하기 위한 발수 처리를 진행하는데 있어서, 효율적인 공정 진행이 매우 어렵고, 제대로 이루어지지 않았을 경우, 컬러 잉크 적하시 공정 자체의 신뢰성이 확보되지 못한 다. 이로 인해, 액정 표시 장치의 제조 수율 저하를 초래하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 잉크젯 도포법을 이용한 컬러 필터 형성 방법에서, 잉크액의 유출로 인해 이웃하는 색상층으로 오버랩이 일어날 수 있고, 컬러의 불균일한 정렬에 의해 유출된 잉크가 이웃하는 색상층으로 오버랩이 될 수 있기 때문에, 이웃한 색상층에서의 혼색을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 액정 표시 장치의 컬러 잉크 적하시 공정 자체의 신뢰성을 확보할 수 있고, 액정 표시 장치의 제조 수율을 향상시킬 수 있는 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 컬러 필터의 형성시 잉크가 이웃하는 색상층으로 오버랩이 될 수 있는 현상을 방지하는 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 컬러 필터, 이를 구비한 액정표시 장치는 제1기판과, 상기 제1기판 상부에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스의 상부 표면에 형성된 적어도 하나의 금속층 및 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층을 포함한다.
상기 금속층은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
상기 금속층은 단면 폭이 상기 블랙 매트릭스의 단면 폭보다 넓다.
상기 금속층은 폭이 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출된다.
상기 금속층은 폭이 상기 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출된다.
상기 금속층은 알루미늄 또는 크롬으로 이루어진 제1금속층과, 상기 제1금속층에 적층된 제2금속층으로 이루어진다.
상기 제2금속층은 단면 폭이 상기 제1금속층의 단면 폭보다 넓다.
상기 제2금속층은 폭이 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출된다.
상기 제2금속층은 폭이 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출된다.
상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 전체 두께가 1.0 내지 1.2㎛이다.
상기 블랙 매트릭스는 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치는 제1기판 상부에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 블랙 매트릭스가 형성되는 블랙 매트릭스 형성 단계와, 상기 서브 픽셀 영역에 희생층이 형성되는 희생층 형성 단계와, 상기 블랙 매트릭스 및 상기 희생층 상부 표면에 금속 재료층이 증착되는 금속 재료층 증착 단계와, 상기 증착된 금속 재 료층을 패터닝하여 금속층이 형성되는 금속층 형성 단계와, 상기 서브 픽셀 영역에 형성된 희생층을 제거하는 상기 희생층 제거 단계와, 상기 서브 픽셀 영역에 잉크액을 도포하여 색상층을 형성하는 색상층 형성 단계를 포함한다.
상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층은 상기 블랙 매트릭스의 단면 폭보다 넓은 폭으로 형성된다.
상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층의 폭은 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출되도록 형성된다.
상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층의 폭은 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출되도록 형성된다.
상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층은 적어도 크롬 또는 알루미늄으로 이루어진 제1금속층과 상기 제1금속층에 적층된 제2금속층으로 이루어진다.
상기 제2금속층은 상기 제1금속층의 단면 폭보다 넓은 폭으로 형성된다.
상기 제2금속층은 폭이 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출되도록 형성된다.
상기 금속층의 폭은 상기 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출되도록 형성된다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치는 제1기판과, 상기 제1기판의 표면 내에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스의 표면에 형성된 적어도 하나의 금속층과, 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층과, 상기 금속층 및 상기 색상층에 적층된 공통전극과, 상기 제1기판에 대향되어 위치된 제2기판과, 상기 제2기판 상부에 형성된 박막 트랜지스터;
상기 화소 영역 내에 전계를 생성하는 화소 전극 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다.
상기 금속층은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진다. 상기 금속층은 적어도 크롬 또는 알루미늄으로 이루어진 제 1금속층과 상기 제1금속층에 적층된 제2금속층으로 이루어진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터를 나타낸 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터(100a)는 제1기판(110), 블랙 매트릭스(112), 금속층(114), 색상층(116)을 포함한다.
상기 블랙 매트릭스(112)는 상기 제1기판(110) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(116)을 구분하기 위해 형성되며, 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 금속층(114)은 상기 블랙 매트릭스(112)의 표면에 형성된 적어도 하나의 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 단일 금속층(114)으로 형성된다. 상기 금속층(114)은 상기 블랙 매트릭스(112)의 단면 폭보다 넓은 폭으로 이루어진다. 즉, 상기 금속층(114)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(112)와 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(112)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
상기 색상층(116)은 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 금속층(114)으로 정의되는 영역에 형성된다. 이때, 상기 색상층(116)은 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)이 동시에 잉크젯 도포법으로 형성된다.
이러한, 색상층(116)의 형성 방식인 잉크젯 프린트법은 수지를 이용하여 상대적으로 두께가 두꺼운 블랙 매트릭스(112)를 형성하고, 그 블랙 매트릭스(112)의 사이에 색상층 성분과 유기 바인더로 이루어진 잉크액을 가압하여 노즐로부터 분사시키고, 건조시켜 상기 유기 바인더를 제거함으로써 색상층(116)을 제1기판(110)에 부착시키는 방법이다.
따라서, 상기와 같이 블랙 매트릭스(112) 표면 상부에 발수 처리를 블랙 매트릭스(112) 표면 상부에 금속층(114)으로 적층해줌으로써, 잉크액의 유출을 보다 안정적으로 방지할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(112) 표면 상부에 금속층(114)이 블랙 매트릭스(112)보다 넓은 폭으로 적층됨으로써, 상기 금속층(114)의 돌출된 영역에 의해 잉크액의 유출에 기인하는 이웃한 색상층(116)에서의 혼색 발생을 방지할 수 있다. 또한, 컬러 필터(110)에서 이웃한 색상층(116)의 혼색 발생을 방지함으로써, 공정 자체의 신뢰성 및 액정 표시 장치의 제조 수율을 개선시킬 수 있다.
도 1b는 도 1a에 도시된 A 부분을 나타낸 확대도이다.
도 1b를 참조하면, 상기 블랙 매트릭스(112)는 블랙 수지로 이루어지며, 상기 금속층(113)은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어져, 단일 금속층으로 형성된다. 이러한, 상기 금속층(114)은 상기 블랙 매트릭스(112) 상부 표면에 적층되어 형성된다.
여기서, 상기 제1기판(110) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(116)을 구분하기 위한 블랙 매트릭스(112)의 두께(a1)는 약 0.8 내지 1.2 ㎛ 이다. 상기 블랙 매트릭스(112)의 두께(a1)가 0.8 ㎛ 이하일 경우에는 잉크가 유출될 수 있고, 두께(a1)가 1.2 ㎛ 이상이면 상기 컬러 필터가 내장된 액정 표시 장치의 두께가 두꺼워 지는 문제점이 발생한다.
상기 색상층(124)의 잉크 유출을 방지하기 위해 형성된 상기 금속층(114)의 두께(a2)는 약 0.05 내지 0.2 ㎛이다. 상기 금속층(114)의 두께(a2)가 0.05 ㎛ 이 하일 경우에는 상기 금속층(114)의 상부로 잉크가 유출될 수 있고, 상기 금속층(114)의 두께(a2)가 0.2㎛ 이상이면 불필요하게 금속층(113)과 블랙 매트릭스(112)의 단차를 증가시켜, 상기 컬러 필터의 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 금속층(113)과 블랙 매트릭스(112)의 전체 두께는 약 1.0 내지 1.2㎛일 수 있다. 이러한 두께는 상기 블랙 매트릭스(112)에 금속층(114)을 적층하고 있지만, 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 금속층(114)의 단차로 인하여 같은 양의 잉크를 노즐을 통해 도포할 때, 종래의 블랙 매트릭스 두께(약 1.2 내지 1.5㎛)보다 전체 두께를 감소시켜도 잉크가 유출되지 않으므로 컬러 필터의 단차를 최소화할 수 있다. 그러나 금속층의 두께로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 잉크액의 유출을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(112)의 상부 표면에 발수 처리를 하지 않고도, 상기 금속층(114)이 적층됨으로써, 보다 효율적인 공정 진행으로 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일실시예의 액정 표시 장치용 칼라 필터를 나타낸 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 칼라 필터(200a)는 제1기판(210), 블랙 매트릭스(212), 제1금속층(214), 제2금속층(215), 색상층(216)을 포함한다
상기 블랙 매트릭스(212)는 상기 제1기판(210) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(216)을 구분하기 위해 형성되며, 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 제1금속층(214)은 상기 블랙 매트릭스(212)의 상부 표면에 적어도 하나의 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 이때, 상기 제1금속층(214)은 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 폭보다 넓은 폭으로 이루어진다. 또한, 상기 제1금속층(214)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(212)와 제1금속층(214)의 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
상기 제2금속층(215)은 상기 제1금속층(214)의 상부 표면에 적어도 하나의 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 이때, 상기 블랙 매트릭스(212)에 상기 제1금속층(214)이 적층되는 것과 동일하게, 상기 제2금속층(215)은 상기 제1금속층(214)에 적층된다. 또한, 상기 제2금속층(215)은 단면 폭이 제1금속층(214)의 단면 폭보다 넒게 적층된다.
또한, 상기 제2금속층(215)의 폭은 상기 제1금속층(214)과 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
이와 같이, 상기 블랙 매트릭스(212) 상부 표면에 제1금속층(214)이 적층되고, 상기 제1금속층(214) 상부 표면에는 제2금속층(215)이 순차적으로 적층되는 것이다. 여기서, 상기 제1금속층(214)은 알루미늄(Al)이고, 상기 제 2금속층(215)는 크롬(Cr)일 수 있다. 즉, 상기 알루미늄(Al)은 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 크 롬(Cr)을 접합시키는 역할을 하고, 상기 크롬(Cr)은 상기 블랙 매트릭스(212)를 반사시키는 역할을 하기 때문이다.
상기 색상층(216)은 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 제1금속층(214) 및 제 2금속층(215)으로 정의되는 영역에 상기 색상층(216)이 형성된다. 이때, 상기 색상층(124)은 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)이 동시에 잉크젯 도포법으로 형성된다.
이러한, 색상층(216)의 형성 방식인 잉크젯 도포법은 수지를 이용하여 상대적으로 두께가 두꺼운 블랙 매트릭스(212)를 형성하고, 그 블랙 매트릭스(212)의 사이에 색상층 성분과 유기 바인더로 이루어진 잉크액을 가압하여 노즐로부터 분사시키고, 건조시켜 상기 유기 바인더를 제거함으로써 색상층(216)을 제1기판(210)에 부착시키는 방법이다.
따라서, 상기 제1금속층(214)/제 2금속층(215)을 비롯하여, 이단 금속층으로 적층됨으로써, 상기 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)의 이단으로 돌출된 영역에 의해 잉크액의 유출에 기인하는 이웃한 색상층에서의 혼색 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 이러한, 컬러 필터에서 이웃한 색상층의 혼색 발생을 방지함으로써, 공정 자체의 신뢰성 및 액정 표시 장치의 제조 수율을 개선시킬 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 B 부분의 확대도이다.
도 2b를 참조하면, 상기 블랙 매트릭스(212)는 금속 블랙 매트릭스 및 수지 블랙 매트릭스로 형성되며, 상기 제1금속층(214) 및 상기 제2금속층(215)은 크롬 (Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어져, 이단 금속층으로 형성된다. 또한, 상기 제2금속층(215)은 상기 제1금속층(214) 표면 상부에 적층되어 형성된다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(212)로부터 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)이 순차적으로 적층되어 이루어진 것이다.
여기서, 상기 제1기판(210) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(216)을 구분하기 위한 블랙 매트릭스(212)의 두께(a1)는 약 0.8 내지 1.2 ㎛ 이다. 상기 블랙 매트릭스(212)의 두께(a1)가 0.8 ㎛ 이하일 경우에는 잉크가 유출될 수 있고, 두께(a1)가 1.2 ㎛ 이상이면 상기 컬러 필터가 내장된 액정 표시장치의 두께가 두꺼워 지는 문제점이 또한 발생한다.
상기 색상층(216)의 잉크 유출을 방지하기 위해 형성된 상기 제1금속층 (214)의 두께(b1)는 약 0.05 내지 0.2 ㎛이다. 상기 제1금속층(214)의 두께가(b1) 0.05㎛ 이하일 경우에는 상기 제1금속층(214)의 상부로 잉크가 유출될 수 있고, 상기 제1금속층(214)의 두께(b1)가 0.2 ㎛이상이면 불필요하게 제1금속층(214)과 블랙 매트릭스(212)의 단차를 증가시켜, 상기 컬러 필터의 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생한다.
상기 색상층(216)의 잉크 유출을 방지하기 위해 형성된 상기 제1금속층 (214)의 상부 표면에 상기 제2금속층(215)이 더 형성된다. 이러한 상기 제1금속층(214)과 제2금속층(215)의 두께(b2)는 약 0.05 내지 0.2 ㎛이다. 상기 제2금속층(215)의 두께(b1)가 0.05 ㎛ 이하일 경우에는 상기 제2금속층(123a)의 상부로 잉크가 유출될 수 있고, 상기 제2금속층(215)의 두께(b1)가 0.2 ㎛ 이상이면 불필요 하게 상기 제1금속층(214)와 제2금속층(215) 단차를 증가시켜, 상기 컬러 필터의 두께가 더 두꺼워지는 반면, 상기 제2금속층(215)이 더 적층됨으로써, 더욱 안정적으로 잉크가 유출될 수 있는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
따라서, 상기 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)과 블랙 매트릭스(212)의 전체 두께는 약 1.0 내지 1.2㎛의 두께를 갖는다. 이러한 두께는 상기 블랙 매트릭스(212)에 제1금속층(214)을 적층하고, 상기 제1금속층(214)에 제2금속층(215)을 더 적층하고 있지만, 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)의 보다 큰 단차를 줌으로써 같은 양의 잉크를 노즐을 통해 도포할 때, 종래의 블랙 매트릭스 두께(약 1.2 내지 1.5㎛)보다 전체 두께를 감소시켜도 잉크가 유출되지 않으므로 컬러 필터의 단차를 최소화할 수 있다. 그러나 금속층의 두께로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 잉크액의 유출을 방지하기 위한 블랙 매트릭스의 상부 표면에 발수 처리를 하지 않고도, 상기 제1금속층(214)과 제2금속층(215)이 적층됨으로써, 보다 효율적인 공정 진행으로 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1a에 도시된 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법은, 제1기판(110) 상부에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 블랙 매트릭스(112)가 형성되는 블랙 매트릭스 형성 단계(도 3a), 상기 서브 픽셀 영역에 희생 층(113)이 형성되는 희생층 형성 단계(도 3b), 상기 형성된 블랙 매트릭스(112) 및 희생층(113) 상부 표면에 금속 재료층(114a)이 증착되는 금속 재료층 증착 단계(도 3c), 상기 증착된 금속(114a)을 공정을 이용하여 금속층(114)을 형성시키는 금속층 형성 단계(도 3d), 상기 서브 픽셀 영역에 형성된 희생층(113)이 제거되는 상기 희생층 제거 단계(도 3e), 상기 제거된 희생층(113) 자리에 잉크액을 도포하여 색상층(116)을 형성하는 색상층 형성 단계(도 3f)를 포함한다.
먼저 블랙 매트릭스 형성 단계(도 3a)에서는 제1기판(110) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(116)을 구분하기 위해 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스 (112)는 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
다음, 희생층 형성 단계(도 3b)에서는, 상기 희생층(113)은 고분자성 물질로 이루어져, 상기 제1기판(110)상에 증착된 상기 블랙 매트릭스(112)가 형성된 영역 이외의 영역에 형성된다. 즉, 하기에 기술할 색상층(116)이 형성되는 영역과 동일한 영역이다. 이때, 희생층(113)은 상기 증착된 블랙 매트릭스(112)의 높이와 동일하게 형성되며, 상기 블랙 매트릭스(112)의 상부 표면과 상기 희생층(113)의 상부 표면이 동일한 높이가 되도록 평탄화 공정이 이루어질 수 있다.
다음, 금속 재료층 증착 단계(도 3c)에서는 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 희생층(113)의 상부 표면 전체에 금속 재료층(114a)을 증착시킨다. 여기서, 상기 금속 재료층(114a)은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)을 이용하여 단일 금속재료층(114a) 으로 이루어진다.
다음, 금속층 형성 단계(도 3d)에서는 상기 블랙 매트릭스(112) 상부 표면에 증착된 금속층(114)을 포토리소그래피 공정(photolithography process)을 이용하여 패터닝(patterning)함으로써, 금속층(114)을 형성한다. 이러한, 금속층(114)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(112)의 단면 폭보다 넓은 폭으로 이루어진다. 또한, 상기 금속층(114)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(112)와 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(112)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
다음, 희생층 제거 단계(도 3e)는, 상기 희생층(116)은 에칭을 통하여 제거된다. 이때, 상기 희생층 제거 단계(도 3e)에서 사용되는 에칭액은 상기 희생층(116)과 반응하고, 상기 금속층(114), 블랙 매트릭스(112) 및 제1기판(110)에는 반응하지 않는다.
다음, 색상층 형성 단계(도 3f)는 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 금속층(114)으로 정의되는 영역에 형성된다. 이때, 상기 색상층(116)은 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)이 동시에 잉크젯 도포법으로 형성된다.
이러한, 색상층(116)의 형성 방식인 잉크젯 도포법은 블랙 매트릭스(112)의 사이에 색상층 성분과 유기 바인더로 이루어진 잉크액을 가압하여 노즐로부터 분사시키고, 건조시켜 상기 유기 바인더를 제거함으로써 색상층(116)을 제1기판(110)에 부착시키는 방법이다.
이와 같이, 잉크젯 도포법으로 형성된 색상층(116)은 블랙 매트릭스 상부에 발수 처리 공정을 하지 않아도, 상기 금속층(114)으로 인해 잉크가 블랙 매트릭스 상부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 블랙 매트릭스(112) 표면 상부에 형성된 금속층(114)이 블랙 매트릭스(112)보다 넓은 폭으로 적층됨으로써, 상기 금속층(114)의 돌출된 영역에 의해 잉크액의 유출에 기인하는 이웃한 색상층(116)에서의 혼색 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 컬러 필터(110)에서 이웃한 색상층(116)의 혼색 발생을 방지함으로써, 공정 자체의 신뢰성 및 액정 표시 장치의 제조 수율을 개선 시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4h는 도 2a에 도시된 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법은, 상기 제1기판(210) 상부 표면에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 블랙 매트릭스(212)가 형성되는 블랙 매트릭스 형성 단계(도 4a), 상기 서브 픽셀 영역에 희생층(213)이 형성되는 희생층 형성 단계(도 4b), 상기 형성된 블랙 매트릭스(212) 및 희생층(213) 상부 표면에 금속으로 이루어진 층이 증착되는 제1금속 재료층 증착 단계(도 4c), 상기 증착된 제1금속 재료층(214a)에 공정을 이용하여 제1금속층(214)이 형성되는 제1금속층 형성 단계(도 4d), 상기 희생층(213)과 제1금속층(214) 상부 표면에 금속으로 이루어진 층이 증착되는 제2금속 재료층 증착 단계(도 4e), 상기 제2금속 재료층(215a)에 공정을 이용하여 제2금속층(123b)이 형성되는 제2금속층 형성 단계(도 4f), 상기 서브 픽셀 영역에 형성된 희생층(213)이 제거되는 상기 희생층 제거 단계(도 4g), 상기 제거된 희생층(213) 영역에 잉크액을 도포하여 색상층(216)을 형성하는 색상층 형성 단계(도 4f)를 포함한다.
먼저 블랙 매트릭스 형성 단계(도 4a)에서는 제1기판(210) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(216)을 구분하기 위해 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스(212)는 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
다음, 희생층 형성 단계(도 4b)에서는, 상기 희생층(213)은 고분자성 물질로 이루어져, 상기 제1기판(210)상에 증착된 상기 블랙 매트릭스(212)가 형성된 영역 이외의 영역에 형성된다. 즉, 하기에 기술할 색상층(216)이 형성되는 영역과 동일한 영역이다. 이때, 희생층(213)은 상기 증착된 블랙 매트릭스(212)의 높이와 동일하게 형성되며, 상기 블랙 매트릭스(213)의 상부 표면과 상기 희생층(213)의 상부 표면이 동일한 높이가 되도록 평탄화 공정이 이루어질 수 있다.
다음, 제1금속재료층 증착 단계(도 4c)에서는 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 희생층(213)의 상부 표면 전체에 제1금속 재료층(214a)을 증착시킨다. 여기서, 상기 제1금속 재료층(214a)은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
다음, 제1금속층 형성 단계(도 4d)에서는, 상기 블랙 매트릭스(212) 상부 표면에 증착된 제1금속층(214)을 포토리소그래피 공정(photolithography process)을 이용하여 패터닝(patterning)함으로써, 제1금속층(113)을 형성한다. 이러한, 제1금속층(214)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 폭보다 넓은 폭으로 이루어진다. 또한, 상기 제1금속층(214)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(212)와 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 중심 에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
그리고, 하기에 기술할 제2금속 재료층 증착 단계(도 4e)를 위해, 상기 희생층(213)을 상기 형성된 제1금속층(214)의 동일한 높이가 되도록 더 형성하여, 평탄화 공정이 이루어질 수 있는 것을 더 포함한다.
다음, 제2금속 재료층 증착 단계(도 4e)에서는, 상기 희생층(213)과 상기 제1금속층(214)의 상부 표면 전체에 제2금속 재료층(215)을 증착한다. 이때, 제2금속 재료층(215)은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진다.
다음, 제2금속층 형성 단계(도 4f)에서, 상기 제1금속층(214)의 상부 표면에 증착된 제2금속층(215)은 상기 제1금속층 형성 단계(도 4d)와 동일하게, 포토리소그래 피 공정(photolithography process)을 이용하여 상기 제2금속층(215)을 패터닝 (patterning)하여 제1금속층(214)을 형성한다. 이러한, 제2금속층(215)의 폭은 상기 제1금속층(214)의 단면 폭보다 넓은 폭으로 이루어진다. 또한, 상기 제2금속층(215)의 폭은 상기 제1금속층(214)와 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 즉, 상기 제1금속층(214)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
다음, 희생층 제거 단계(도 4g)에서는, 상기 희생층(216)은 에칭을 통하여 제거된다. 이때, 상기 희생층 제거 단계(도 4g)에서 사용되는 에칭액은 상기 희생층(216)과 반응하고, 상기 제1금속층(214)과 제2금속층(215) 및 블랙 매트릭스 (212) 및 제1기판(210)에는 반응하지 않는다.
다음, 색상층 형성 단계(도 4h)는 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 제1금속 층(214)과 제 2금속층(215)에 의해 정의되는 영역에 상기 색상층(216)이 형성된다. 이때, 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 순으로 형성된다.
이러한 색상층(216)의 형성 방식인 잉크젯 도포법은 블랙 매트릭스(212)의 사이에 색상층 성분과 유기 바인더로 이루어진 도포법을 가압하여 노즐로부터 분사시키고, 건조시켜 상기 유기 바인더를 제거함으로써 색상층(216)을 제1기판(210)에 부착시키는 방법이다.
이와 같이, 잉크젯 도포법으로 형성된 색상층(216)은 상기 제1금속층(214)와 제2금속층(215)으로 인해 잉크가 블랙 매트릭스 상부로 유출되는 것을 보다 안정적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(212) 표면 상부에 제1금속층(214)을, 제1금속층(214) 표면 상부에 제2금속층(215)를 순차적으로 적층한다. 이러한 폭은 순차적으로 넓게 하여 이단의 단차를 줌으로써, 상기 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)의 돌출된 영역에 의해 잉크액의 유출에 기인하는 이웃한 색상층(216)에서의 혼색 발생을 방지할 수 있다. 이러한, 컬러 필터(210)에서 이웃한 색상층(216)의 혼색 발생을 방지함으로써, 공정 자체의 신뢰성 및 액정 표시 장치의 제조 수율을 개선시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)는 제1기판(110),상기 제1기판(110)의 표면 내에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스 (112)와, 상기 블랙 매트릭스(112)의 표면에 형성된 적어도 하나의 금속층(114)과, 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 금속층(114)에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층(116)과, 상기 금속층(114) 및 상기 색상층(116)을 적층하는 공통전극(118)과, 상기 제1기판에 대향되어 위치된 제2기판(120)과, 상기 제2기판(120) 상부에 형성되어, 각 화소 영역을 구분하는 박막 트랜지스터(120a)와, 상기 화소 영역 내에 전계 생성하는 화소 전극(127) 및 상기 제1기판(110)과 상기 제2기판(120) 사이에 형성된 액정층(130)을 포함한다.
상기 블랙 매트릭스(112)는 상기 제1기판(110) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(116)을 구분하기 위해 형성된다. 이때, 블랙 매트릭스(112)는 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 금속층(114)은 상기 블랙 매트릭스(112)의 표면에 형성된 적어도 하나의 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)과 같은 단일 금속층(114)으로 형성된다. 상기 금속층(114)의 단면 폭은 상기 블랙 매트릭스(112)의 단면 폭보다 넓게 이루어진다. ㅇ이러한, 상기 금속층(114)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(112)와 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(112)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
상기 색상층(116)은 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 금속층(114)으로 정의되는 영역에 형성된다. 이때, 상기 색상층(116)은 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)이 동시에 잉크젯 도포법으로 형성된다. 이러한, 색상층(114)의 형성 방식 인 잉크젯 도포법은 블랙 매트릭스(112)의 사이에 색상층 성분과 유기 바인더로 이루어진 잉크액을 가압하여 노즐로부터 분사시키고, 건조시켜 상기 유기 바인더를 제거함으로써 색상층(116)을 제1기판(110)에 부착시키는 방법이다.
상기 공통 전극(118)은 상기 금속층(114) 및 상기 색상층(116)에 적층된다. 이러한 공통 전극(118)에는 액정의 움직임을 제어하는 공통 전압(Vcom)이 공급되고, IPS 모드 액정 표시 소자의 개구율 향상을 위해 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전극으로 형성된다.
상기 박막 트랜지스터(120a)는 상기 제2기판(120) 상부에 형성되어, 각 화소 영역을 구분하고, 상기 화소 영역 내에 전계를 생성하는 화소 전극(127) 및 상기 제1기판(110)과 상기 제2기판(120) 사이에 형성된 액정층(130)을 포함한다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(120a)는 상기 제 2기판(120) 위에 형성된 게이트 전극(121), 상기 게이트 전극(121) 위에 형성된 게이트 절연층(122), 상기 게이트 절연층(122) 위에 형성된 반도체층(123), 상기 반도체층(123) 위에 형성된 소스 전극 (124)및 드레인 전극(125) 및 상기 소스 전극(124) 및 드레인 전극(125)으로 구성되어 있으며, 박막 트랜지스터(120a) 위에 형성된 보호층(126)이 형성되어 있다.
상기 화소 전극(127)은 각각의 화소 영역을 구분하고, 상기 화소 영역 내에 전계를 생성하며, IPS모드 액정 표시소자의 개구율 향상을 위해 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전극으로 형성된다.
한편, 제1기판(110)에는 비표시 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하는 블랙 매트릭스(112) 및 금속층(118)이 형성되어 있으며, 그 사이에 실제 화면상에 화상을 구현하기 위한 색상층(116)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(110)과 제2기판(120)사이에 액정층(130)이 형성되어 있다.
상기 액정층(130)은 상기 공통 전극(118)과 상기 화소 전극(127)의 전위차에 의해 액정 분자들의 배열이 변화되어 투과되는 광량을 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구조에서, 상기 블랙 매트릭스(112)가 갖는 두께(a1)는 약 0.8 내지 1.2 ㎛ 이다. 상기 블랙 매트릭스(112)의 두께(a1)가 0.8 ㎛ 이하일 경우에는 잉크가 유출될 수 있고, 두께(a1)가 1.2 ㎛ 이상이면 상기 컬러 필터가 내장된 액정 표시장치의 두께가 두꺼워 지는 문제점이 발생한다.
상기 색상층(116)의 잉크 유출을 방지하기 위해 형성된 상기 금속층(114)의 두께(a2)는 약 0.05 내지 0.2 ㎛이다. 상기 금속층(114)의 두께(a2)가 0.05 ㎛ 이하일 경우에는 상기 금속층(114)의 상부로 잉크가 유출될 수 있고, 상기 금속층(114)의 두께(a2)가 0.2㎛ 이상이면 불필요하게 금속층(114)과 블랙 매트릭스(112)의 단차를 증가시켜, 상기 컬러 필터의 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 금속층(114)과 상기 블랙 매트릭스(112)가 갖는 전체 두께는 약 1.0 내지 1.2㎛이다. 이러한 두께는 상기 블랙 매트릭스(112)에 금속층(114)을 적층하고 있지만, 상기 블랙 매트릭스(112)와 상기 금속층(114)의 단차로 인하여 같은 양의 잉크를 노즐을 통해 도포할 때, 종래의 블랙 매트릭스 두께(약 1.2 내지 1.5㎛)보다 전체 두께를 감소시켜도 잉크가 유출되지 않으므로 컬러 필터의 단차를 최소화할 수 있다. 그러나 금속층의 두께로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 잉크액의 유출을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(112)의 상부 표면에 발수 처리를 하지 않고도, 상기 금속층(114)이 적층됨으로써, 보다 효율적인 공정 진행으로 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(200)는 제1기판(210), 상 기 제1기판(210)의 표면 내에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스(212), 상기 블랙 매트릭스(212)의 표면에 형성된 제1금속층(214),상기 제 1금속층 표면에 형성된 제2금속층(215), 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 제1금속층(214) 및 상기 제2금속층(215)에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층(216), 상기 제2금속층(215) 및 상기 색상층(216)을 적층하는 공통 전극(218), 상기 제1기판(210)에 대향하여 위치된 제2기판 (220), 상기 제2기판(220) 상부에 형성되어, 각 화소 영역을 구분하는 박막 트랜지스터(220a), 상기 화소 영역 내에 전계 생성하는 화소 전극(227) 및 상기 제1기판(210)과 상기 제2기판(220) 사이에 형성된 액정층(230)을 포함한다.
상기 블랙 매트릭스(212)는 상기 제1기판(210) 상부의 서브 픽셀 영역에서 상기 색상층(216)을 구분하기 위해 형성되며, 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 제1금속층(214)은 상기 블랙 매트릭스(112)의 상부 표면에 적어도 하나의 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 이때, 상기 제1금속층(214)의 단면 폭은 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 폭보다 넓게 이루어진다. 이러한, 상기 제1금속층(214)의 폭은 상기 블랙 매트릭스(212)와 제1금속층(214)의 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
상기 제 2금속층(215)은 상기 제1금속층(214)의 상부 표면에 적어도 하나의 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 이때, 상기 블랙 매트릭스(212)에 상기 제1금속층(214)이 적층되는 것과 동일하게, 상기 제1금속층(214)에 상기 제2금속층(215)이 적층된다. 즉, 상기 블랙 매트릭스(212) 표면 상부에 상기 제1금속층(214)이, 상기 제1금속층(214) 표면 상부에 제2금속층(215)이 순차적으로 적층되며, 상기 제2금속층(215)의 단면 폭은 상기 제1금속층(214)의 단면 폭보다 넓게 이루어진다. 이러한, 상기 제 2금속층(215)의 폭은 상기 제1금속층(214)과 접하는 접합면의 수평 방향으로 돌출되어 이루어진다. 또한, 상기 블랙 매트릭스(212)의 단면 중심에 대해 서로 대칭으로 돌출되어 형성된다.
이와 같이, 상기 블랙 매트릭스(212) 상부 표면에 제1금속층(214)이 적층되고, 상기 제1금속층(214) 표면 상에는 제2금속층(215)이 순차적으로 적층되는 것이다. 여기서, 상기 제1금속층(214)은 알루미늄(Al)이고, 상기 제 2금속층(123b)는 크롬(Cr)일 수 있다. 즉, 상기 알루미늄(Al)은 블랙 매트릭스(212)와 크롬(Cr)을 접합시키는 역할을 할 수 있고, 상기 크롬(Cr)은 블랙 매트릭스(212)를 반사시키는 역할을 할 수 있기 때문이다.
상기 색상층(216)은 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 제1금속층(214)과 제 2금속층(215)으로 정의되는 영역에 상기 색상층(216)이 형성된다. 이때, 상기 색상층(216)은 통상적으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)이 동시에 잉크젯 도포법으로 형성된다.
이러한, 색상층(216)의 형성 방식인 잉크젯 도포법은 블랙 매트릭스(212)의 사이에 색상층 성분과 유기 바인더로 이루어진 잉크액을 가압하여 노즐로부터 분사시키고, 건조시켜 상기 유기 바인더를 제거함으로써 색상층(216)을 제1기판(210)에 부착시키는 방법이다.
따라서, 상기 제1금속층(214)/ 제 2금속층(215)을 비롯하여, 이단의 금속층이 적층됨으로써, 상기 제1금속층(214) 및 제 2금속층(215)의 이단으로 돌출된 영역에 의해 잉크액의 유출에 기인하는 이웃한 색상층에서의 혼색 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 이러한, 컬러 필터에서 이웃한 색상층의 혼색 발생을 방지함으로써, 공정 자체의 신뢰성 및 액정 표시 장치의 제조 수율을 개선시킬 수 있다.
상기 공통 전극(218)은 상기 제2금속층(215) 및 상기 색상층(216)에 적층된다. 이러한 공통 전극(218)에는 액정의 움직임을 제어하는 공통 전압(Vcom)이 공급된다. 이러한 공통 전극(218)은 IPS 모드 액정 표시 소자의 개구율 향상을 위해 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전극으로 형성된다.
상기 박막 트랜지스터(220a)는 상기 제2기판(220) 상부에 형성되어, 각 화소 영역을 구분하고, 상기 화소 영역 내에 전계를 생성하는 화소 전극(227) 및 상기 제1기판(210)과 상기 제2기판(220) 사이에 형성된 액정층(230)을 포함한다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(220a)는 상기 제 2기판(220) 위에 형성된 게이트 전극(221), 상기 게이트 전극(221) 위에 형성된 게이트 절연층(222), 상기 게이트 절연층(222) 위에 형성된 반도체층(223), 상기 반도체층(223) 위에 형성된 소스 전극(224) 및 드레인 전극(225) 및 상기 소스 전극(224) 및 드레인 전극(225)으로 구성되어 있으며, 박막 트랜지스터(220a) 위에 형성된 보호층(226)이 형성되어 있다.
상기 화소 전극(227)은 각각의 화소 영역을 구분하고, 상기 화소 영역 내에 전계를 생성한다. 이러한 화소 전극(227)은 IPS모드 액정 표시소자의 개구율 향상을 위해 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전극으로 형성된다.
한편, 제1기판(210)에는 비표시 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하는 블랙매트릭스(212) 및 금속층(218)이 형성되어 있으며, 그 사이에 실제 화면상에 화상을 구현하기 위한 색상층(216)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(210)과 제2기판(220)사이에 액정층(230)이 형성되어 있다.
상기 액정층(230)은 상기 공통 전극(218)과 상기 화소 전극(227)의 전위차에 의해 액정 분자들의 배열이 변화되어 투과되는 광량을 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 구조에서, 상기 블랙 매트릭스(212)와 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)가 갖는 전체 두께는 약 1.0 내지 1.2 ㎛이다. 이러한 두께는 상기 블랙 매트릭스(212)에 제1금속층(214)을 적층하고, 상기 제1금속층(214)에 제2금속층(215)을 더 적층하고 있지만, 상기 블랙 매트릭스(212)와 상기 제1금속층(214) 및 제2금속층(215)의 이단의 단차만을 줌으로써 같은 양의 잉크를 노즐을 통해 도포할 때, 종래의 블랙 매트릭스 두께(약 1.2 내지 1.5㎛)보다 전체 두께를 감소시켜도 잉크가 유출되지 않으므로 컬러 필터의 단차를 최소화할 수 있다. 그러나 금속층의 두께로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 잉크액의 유출을 방지하기 위한 블랙 매트릭스의 상부 표면에 발수 처리를 하지 않고도, 상기 제1금속층(214)과 제2금속층(215)이 적층됨으로써, 보다 효율적인 공정 진행으로 신뢰성을 확보할 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 따른 컬러 필터, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스 상부 표면에 금속층을 블랙 매트릭스보다 넓은 폭으로 적층해줌으로써, 금속층의 돌출된 영역에 의해 잉크액의 유출에 기인하는 이웃한 색상층에서의 유출 및 혼색 발생을 방지하여 공정 자체의 신뢰성 및 액정 표시 장치의 제조 수율을 개선시킬 수 있다.
또한, 블랙 매트릭스와 적층된 금속층의 단차로 인하여 같은 양의 잉크를 노즐을 통해 도포할 때, 종래의 블랙 매트릭스 두께보다 전체 두께를 감소시켜도 잉크가 유출되지 않으므로 컬러 필터의 단차를 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에 서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Claims (23)
- 제1기판;상기 제1기판 상부에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스;상기 블랙 매트릭스의 상부 표면에 형성된 적어도 하나의 금속층; 및,상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층을 포함하고,상기 금속층은 단면 폭이 상기 블랙 매트릭스의 단면 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 1항에 있어서,상기 금속층은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 금속층은 폭이 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속층은 폭이 상기 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 1항에 있어서,상기 금속층은 알루미늄 또는 크롬으로 이루어진 제1금속층과, 상기 제1금속층에 적층된 제2금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 6항에 있어서,상기 제2금속층은 단면 폭이 상기 제1금속층의 단면 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 6항에 있어서,상기 제2금속층은 폭이 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 6항에 있어서,상기 제2금속층은 폭이 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제 1항에 있어서,상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 전체 두께가 1.0 내지 1.2㎛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제1항에 있어서,상기 블랙 매트릭스는 카본이나 안료가 첨가된 블랙 수지를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터.
- 제1기판 상부에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 블랙 매트릭스가 형성되는 블랙 매트릭스 형성 단계;상기 서브 픽셀 영역에 희생층이 형성되는 희생층 형성 단계;상기 블랙 매트릭스 및 상기 희생층 상부 표면에 금속 재료층이 증착되는 금속 재료층 증착 단계;상기 증착된 금속 재료층을 패터닝하여 금속층이 형성되는 금속층 형성 단계;상기 서브 픽셀 영역에 형성된 희생층을 제거하는 상기 희생층 제거 단계;상기 서브 픽셀 영역에 잉크액을 도포하여 색상층을 형성하는 색상층 형성 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 칼라 필터의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층은 상기 블랙 매트릭스의 단면 폭보다 넓은 폭으로 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층의 폭은 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출되도록 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 12항에 있어서,상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층의 폭은 상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층의 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출되도록 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 12항에 있어서,상기 금속층 형성 단계에서, 상기 금속층은 적어도 크롬 또는 알루미늄으로 이루어진 제1금속층과 상기 제1금속층에 적층된 제2금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 17항에 있어서,상기 제2금속층은 상기 제1금속층의 단면 폭보다 넓은 폭으로 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 18항에 있어서,상기 제2금속층은 폭이 상기 제1금속층과 상기 제2금속층의 접합면의 수평한 방향으로 돌출되도록 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제 19항에 있어서,상기 금속층의 폭은 상기 접합면의 단면 중심에 대해 서로 대칭하여 돌출되도록 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 컬러 필터의 제조 방법.
- 제1기판;상기 제1기판의 표면 내에 서브 픽셀 영역을 정의하도록 형성된 블랙 매트릭스;상기 블랙 매트릭스의 표면에 형성된 적어도 하나의 금속층;상기 블랙 매트릭스와 상기 금속층에 의해 정의되는 영역에 형성된 색상층;상기 금속층 및 상기 색상층에 적층된 공통전극;상기 제1기판에 대향되어 위치된 제2기판;상기 제2기판 상부에 형성된 박막 트랜지스터;상기 화소 영역 내에 전계를 생성하는 화소 전극; 및상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하고,상기 금속층은 단면 폭이 상기 블랙 매트릭스의 단면 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 금속층은 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 금속층은 적어도 크롬 또는 알루미늄으로 이루어진 제 1금속층과 상기 제1금속층에 적층된 제2금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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