KR102044444B1 - 액정 표시장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4컬러(RGBW) 픽셀 구조에서 눌림 스페이서의 눌림 갭을 확보함과 아울러, 화이트(W) 픽셀의 단차를 개선시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 픽셀 영역에 4컬러 픽셀들이 매트릭스 형태로 형성되고, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서 및 갭 스페이서가 형성되어 컬러 화상을 표시하는 액정 표시장치에 있어서, 제1 베이스 기판의 박막 트랜지스터 상에 형성되어 상기 제1 기판을 평탄화시키는 평탄화 레이어; 제2 베이스 기판 상에 형성되어 복수의 픽셀의 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스; 상기 복수의 픽셀 중 컬러 화상을 표시하기 위한 픽셀들에 대응되도록 상기 제2 베이스 기판 상에 형성된 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터; 상기 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성하기 위한 컬러 안료들 중 적어도 2개의 컬러 안료가 상기 컬럼 스페이서 영역에 중첩되어 형성된 컬러 안료층; 상기 복수의 픽셀 중 화상의 휘도를 높이기 위한 화이트 픽셀에 형성됨과 아울러, 상기 컬러 안료층 상에 형성되는 화이트 필터; 상기 컬러 안료층 상의 화이트 필터 상부에 서로 다른 높이를 가지도록 형성된 눌림 스페이서 및 갭 스페이서;를 포함하고, 상기 갭 스페이서는 상기 평탄화 레이어와 접하여 셀 갭을 형성시키고, 상기 눌림 스페이서는 상기 갭 스페이서보다 낮은 높이로 형성되어 눌림 갭을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시장치와 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 4컬러(RGBW) 픽셀 구조에서 눌림 스페이서의 눌림 갭을 확보함과 아울러, 화이트 픽셀(white pixel)의 단차를 개선시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 유기발광 다이오드 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device) 개발되었다.
이러한, 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(LCD)는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점이 있어 TV 및 휴대용 기기의 디스플레이 소자로 적합하며 현재 가장 널리 이용되고 있다.
액정 표시장치는 외부로부터 입력된 영상 신호를 데이터 전압으로 변환하고, 데이터 전압에 따라 복수의 픽셀(pixel)의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1은 TFT 어레이 기판에 형성된 TFT의 단차를 이용하여 셀 갭을 확보하는 액정 표시장치의 단면을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시장치는 TFT 어레이 기판(10), 컬러필터 어레이 기판(20) 및 상기 TFT 어레이 기판(10)과 컬러필터 어레이 기판(20) 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함한다.
TFT 어레이 기판(10)은 베이스 기판(12)과 TFT 어레이 레이어(14)를 포함한다.
도면에는 도시하지 않았지만, TFT 어레이 레이어(14)에는 데이터 라인들과 게이트 라인들이 상호 교차하도록 형성되어 복수의 픽셀이 정의되고, 복수의 픽셀에는 구동소자인 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성되어 있다.
또한, TFT 어레이 기판(10)에는 데이터 라인들로부터 인가되는 데이터 전압을 픽셀에 공급하는 픽셀 전극이 형성되어 있다.
컬러필터 어레이 기판(20)은 컬러필터들(22) 및 블랙 매트릭스(21)를 포함한다. 컬러필터들(22)은 컬러 화상을 표시하기 위한 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러 필터들(22)로 구성된다.
최근에는 기존의 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 3컬러 픽셀에 화이트 픽셀을 추가하여 화상의 휘도를 높이고 있다. 이때, 화이트 픽셀에는 단차를 줄이기 위해 투명 재질의 레진이 도포되어 화이트 필터(23)가 형성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 TFT 어레이 기판(10)과 컬러필터 어레이 기판(20) 중 적어도 하나에는 액정 분자를 배향하기 위한 배향막(alignment layer)이 형성될 수 있다. 또한, 공통 전압(Vcom)을 픽셀에 공급하는 공통 전극은 TFT 어레이 기판(10) 또는 컬러필터 어레이 기판(20) 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
이러한 액정 표시장치는 화상을 표시하는 픽셀 영역과, TFT 어레이 기판(10)과 컬러필터 어레이 기판(20) 사이의 셀 갭(cell gap)을 유지시키기 위한 컬럼 스페이서 영역을 포함한다.
TFT 어레이 기판(10)의 컬럼 스페이서 영역에는 TFT에 의한 단차를 이용하여 돌기(16)가 형성되어 있다.
그리고, 컬러필터 어레이 기판(20)의 컬럼 스페이서 영역에는 픽셀 영역의 컬러필터를 형성할 때 컬러필터의 컬러 안료층이 함께 형성되고, 상기 컬러필터 안료층 상에 셀 갭을 유지시키기 위한 복수의 컬럼 스페이서(25, column spacer)가 형성되어 있다.
이때, 돌기(16)는 0.6um의 높이로 형성되고, 복수의 컬럼 스페이서(25)는 2.2um의 높이로 형성되어 TFT 어레이 기판(10)과 컬러필터 어레이 기판(20) 사이는 2.8um의 셀 갭을 가지게 된다.
복수의 컬럼 스페이서(25) 중에서 돌기(16)와 컨택되는 컬럼 스페이서는 TFT 어레이 기판(10)과 컬러필터 어레이 기판(20) 사이의 셀 갭을 유지시키는 갭 스페이서가 된다.
그리고, 상기 갭 스페이서를 제외한 나머지 스페이서들은 돌기(16)와 컨택되지 않음으로, TFT 어레이 기판(10)과의 사이에 0.6um의 눌림 갭(△H)을 가지는 눌림 스페이서가 된다.
상술한 컬럼 스페이서(25)는 풀톤 영역(32), 하프톤 영역(34) 및 차광 영역(36)을 가지는 하프톤 마스크(30)를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정을 통해 컬러필터 어레이 기판(20) 상에 형성된다. 이때, 컬럼 스페이서 영역에는 풀톤 영역(32)을 이용하여 복수의 컬럼 스페이서(25)가 동일한 높이를 가지도록 형성된다.
그리고, 픽셀 영역 중에서 화이트 픽셀 영역에는 하프톤 마스크(30)의 하프톤 영역(34)을 이용하여 컬럼 스페이서(25)가 형성될 때 도포된 레진(24)의 일부만을 제거하여 화이트 픽셀 영역의 단차가 0.1um 수준이 되도록 한다.
도 1과 같은 구성을 가지는 종래 기술에 따른 액정 표시장치는 TFT 어레이 기판(10) 상에 형성된 돌기(16) 및 컬러필터 어레이 기판(20) 상에 형성된 컬럼 스페이서(25)를 이용하여 셀 갭을 유지시키고, 눌림 갭(△H)을 확보한다.
그러나, TFT의 형성에 따른 단차로 인해 돌기(16)가 형성된 영역에 빛 샘이 발생되는 문제점이 있다. 이때, 블랙 매트릭스(21)의 면적을 넓혀 빛 샘의 문제점을 개선할 수 있으나, 블랙 매트릭스(21)의 면적이 넓어짐으로 인해 개구율이 감소하는 다른 문제점이 발생하게 된다.
상술한 바와 같이, TFT 형성에 따른 단차로 인한 문제점을 개선하고자 TFT 어레이 기판(10)의 TFT 어레이 레이어(14) 상에 포토 아크릴(photo acrylic)로 평탄화 레이어를 형성하여 TFT 어레이 기판(10)을 평탄화 시킬 수 있다.
그러나, 종래 기술과 같이 하프톤 마스크(30)를 이용하여 컬럼 스페이서(25)를 형성하면, 모든 컬럼 스페이서(25)가 동일한 높이로 형성되게 된다. 또한, 상기 평탄화 레이어로 TFT 어레이 기판(10)에 돌기가 없기 때문에 모든 컬럼 스페이서(25)들이 갭 스페이서로 형성되어 눌림 갭(△H)을 확보하지 못하는 문제점이 있다.
이와 같이, 눌림 갭(△H)을 확보하지 못하면 표시 화면에 터치(touch) 불량이 발생되고, 표시 화면을 쓸어 내리는 경우 쓸어 내린 부위의 휘도가 불균일하게 되어 화면에 얼룩이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 눌림 갭(△H)이 확보되지 않으면 표시 화면을 일정한 압력으로 누르는 경우에 TFT 어레이 기판(10) 및 컬러필터 어레이 기판(20)이 변형되어 표시 품질이 낮아지는 또 다른 문제점이 있다.
컬럼 스페이서(25)들의 높이를 상이하게 형성하기 위해서는 2개 이상의 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여야 함으로, 이로 인해 제조효율이 낮아지고 제조비용을 증가되는 문제점이 있다.
다른 방법으로, 컬럼 스페이서를 형성하기 위한 레진(24)의 두께를 증가시키고, 하프톤 마스크를 컬럼 스페이서(25)의 제조공정에 적용하여 눌림 갭(△H)을 확보할 수 있다.
그러나, 컬럼 스페이서 영역뿐만 아니라 픽셀 영역의 화이트 픽셀 영역에도 컬럼 스페이서를 형성하기 위한 레진(24)이 두껍게 도포됨으로 인해 화이트 픽셀의 단차가 증가되는 문제점이 발생된다.
갭 스페이서와 눌림 스페이서를 서로 다른 높이로 형성하고, 화이트 단차를 개선시키기 위해서는 별도의 제조공정이 수행되어야 함으로 이로 인해 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 화이트 픽셀의 단차가 기존의 0.1um에서 0.5um로 증가되면 화이트 픽셀이 광 투과율이 기존 대비 5% 정도 저하되어 화이트 픽셀의 휘도 향상 효과가 낮아지는 또 다른 문제점이 있다.
화상의 휘도를 높이기 위해서는 백라이트에서 액정 패널에 공급되는 휘도를 증가시키거나 소스 드라이버 IC에서 픽셀에 공급되는 데이터 전압 높여야 함으로 이에 따른 소비전력이 증가하는 또 다른 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 4컬러(RGBW) 픽셀 구조에서 눌림 스페이서의 눌림 갭 및 갭 스페이서의 셀 갭을 확보할 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 4컬러(RGBW) 픽셀 구조에서, 화이트(W) 픽셀의 단차를 개선시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 불량 및 눌림 불량 발생을 방지하여 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화이트 픽셀의 단차를 0.1um 수준으로 형성하여 화이트 픽셀이 광 투과율 저하를 방지할 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 갭 스페이서와 눌림 스페이서를 형성하는 제조공정 및 화이트 픽셀의 단차를 개선하기 위한 제조공정에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화이트 픽셀의 광 투과율을 높여 백라이트의 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 픽셀 영역에 4컬러 픽셀들이 매트릭스 형태로 형성되고, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서 및 갭 스페이서가 형성되어 컬러 화상을 표시하는 액정 표시장치에 있어서, 제1 베이스 기판의 박막 트랜지스터 상에 형성되어 상기 제1 기판을 평탄화시키는 평탄화 레이어; 제2 베이스 기판 상에 형성되어 복수의 픽셀의 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스; 상기 복수의 픽셀 중 컬러 화상을 표시하기 위한 픽셀들에 대응되도록 상기 제2 베이스 기판 상에 형성된 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터; 상기 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성하기 위한 컬러 안료들 중 적어도 2개의 컬러 안료가 상기 컬럼 스페이서 영역에 중첩되어 형성된 컬러 안료층; 상기 복수의 픽셀 중 화상의 휘도를 높이기 위한 화이트 픽셀에 형성됨과 아울러, 상기 컬러 안료층 상에 형성되는 화이트 필터; 상기 컬러 안료층 상의 화이트 필터 상부에 서로 다른 높이를 가지도록 형성된 눌림 스페이서 및 갭 스페이서;를 포함하고, 상기 갭 스페이서는 상기 평탄화 레이어와 접하여 셀 갭을 형성시키고, 상기 눌림 스페이서는 상기 갭 스페이서보다 낮은 높이로 형성되어 눌림 갭을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 픽셀 영역에 4컬러 픽셀들이 매트릭스 형태로 형성되고, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서 및 갭 스페이서가 형성되어 컬러 화상을 표시하는 액정 표시장치의 제조방법에 있어서, 제1 베이스 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 포토 아크릴 재질로 평탄화 레이어를 형성하는 단계; 복수의 픽셀의 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스를 제2 베이스 기판 상에 형성하는 단계; 상기 복수의 픽셀 중 컬러 화상을 표시하기 위한 픽셀들에 대응되도록 상기 제2 베이스 기판 상에 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성하는 공정 중 3개 컬러 안료들 중 적어도 2개의 컬러 안료를 상기 컬럼 스페이서 영역에 중첩시켜 컬러 안료층을 형성하는 단계; 상기 복수의 픽셀 중 화상의 휘도를 높이기 위한 화이트 픽셀 및 상기 컬러 안료층 상에 화이트 필터를 형성하는 단계; 상기 컬러 안료층 상의 화이트 필터 상부에 서로 다른 높이를 가지도록 형성된 눌림 스페이서 및 갭 스페이서;를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 눌림 스페이서 및 갭 스페이서는 하프톤 마스크를 이용한 단일 마스크 공정으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 4컬러(RGBW) 픽셀 구조에서 눌림 스페이서의 눌림 갭 및 갭 스페이서의 셀 갭을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 4컬러(RGBW) 픽셀 구조에서 화이트(W) 픽셀의 단차를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 터치 불량 및 눌림 불량 발생을 방지하여 표시품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 화이트 픽셀의 단차를 0.1um 수준으로 형성하여 화이트 픽셀의 광 투과율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 하나의 하프톤 마스크로 서로 다른 높이를 가지는 갭 스페이서 및 눌림 스페이서를 동시에 형성함과 아울러, 화이트 픽셀의 단차를 개선하여 제조비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 화이트 픽셀의 광 투과율을 높여 화상의 휘도를 향상시킬 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 화이트 픽셀의 광 투과율을 높임으로써, 백라이트의 휘도를 줄이더라도 높은 휘도로 화상을 표시할 수 있어 백라이트의 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 화이트 픽셀의 광 투과율을 높임으로써, 소스 드라이브 IC의 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 픽셀 배열 구조를 나타내는 도면.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법에 대하여 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 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 액정 표시장치는 TFT 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이의 셀 갭을 형성시키기 위한 구성 및 화이트 픽셀의 단차를 개선하는 것을 중요 내용으로 한다. 따라서, 상기 백라이트 유닛 및 구동 회로부에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
액정 표시장치는 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 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 3에서는 액정패널의 전체 영역 중에서 컬럼 스페이서 영역의 일부 및 픽셀 영역의 일부만을 도시하고 있으며, 셀 갭 및 눌림 갭을 확보함과 아울러, 화이트 픽셀 영역의 단차가 최소화된 구조를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 TFT 어레이 기판(110), 컬러필터 어레이 기판(120) 및 상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 사이에 액정층(미도시)이 형성된 액정 패널; 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(미도시, Back Light Unit) 및 구동 회로부(미도시)를 포함하여 구성된다.
TFT 어레이 기판(110)은 베이스 기판(112)과 TFT 어레이 레이어(114) 및 평탄화 레이어(118)를 포함한다.
평탄화 레이어(118)는 TFT 어레이 레이어(114) 상에 포토 아크릴(photo acrylic)을 도포하여 형성한다. 이러한 평탄화 레이어(118)를 통해 TFT가 형성된 TFT 어레이 기판(110)을 평탄화 시켜, TFT의 형성에 따른 단차로 인한 빛 샘을 방지하고 개구율 감소를 방지할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, TFT 어레이 레이어(114)에는 데이터 라인들과 게이트 라인들이 상호 교차하도록 형성되어 복수의 픽셀이 정의되고, 복수의 픽셀에는 구동소자인 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성되어 있다.
또한, TFT 어레이 기판(110)에는 데이터 라인들로부터 인가되는 데이터 전압을 픽셀에 공급하는 픽셀 전극이 형성되어 있다.
또한, TFT 어레이 기판(110)에는 공통 전압(Vcom)을 픽셀에 공급하는 공통 전극이 형성될 수 있으며, 픽셀 전극에 공급되는 데이터 전압과 공통 전극에 공급된 공통 전압을 이용하여 IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드로 화상을 표시할 수 있다.
복수의 픽셀은 컬러 화상을 표시하기 위해 레드(red) 픽셀, 그린(green) 픽셀, 블루(blue) 픽셀 및 화이트(white) 픽셀로 구성되며, 상기 4컬러의 픽셀들이 하나의 단위 픽셀을 구성하여 화상을 표시하게 된다. 상기 화이트 픽셀은 표시되는 화상의 휘도를 높이기 위해 형성된다.
여기서, 레드 픽셀, 그린 픽셀, 블루 픽셀 및 화이트 픽셀은 도 4에 도시된 바와 같이, 수평 펜타일(H-Pentile) 구조로 형성될 수 있다.
레드 픽셀, 그린 픽셀, 블루 픽셀 및 화이트(white) 픽셀 중 2개 컬러의 픽셀은 게이트 라인(GL)을 기준으로 홀수 열(제1 열)에 형성되고, 나머지 2개 컬러의 픽셀은 게이트 라인(GL)을 기준으로 짝수 열(제2 열)에 형성될 수 있다.
일 예로서, 레드 픽셀 및 블루 픽셀은 홀수 열에 형성되고, 그린 픽셀 및 화이트 픽셀은 짝수 열에 형성될 수 이다.
이때, 레드(red) 픽셀, 그린(green) 픽셀, 블루(blue) 픽셀 및 화이트(white) 픽셀의 장변은 게이트 라인(GL) 방향으로 형성되고, 단변은 데이터 라인(DL) 방향으로 형성될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 레드 픽셀, 그린 픽셀, 블루 픽셀 및 화이트 픽셀은 쿼드(quad) 구조, 수직 펜타일(V-Pentile) 구조, 수평 펜타일(H-Pentile) 구조 또는 상기 구조들이 조합된 형태로 형성될 수도 있다.
컬러필터 어레이 기판(120)은 복수의 컬러필터들(122), 복수의 화이트 필터(123) 및 블랙 매트릭스(121)를 포함한다.
블랙 매트릭스(121)는 투명 재질의 베이스 기판(미도시) 상에 형성되어, TFT 어레이 기판(110)에 형성된 복수 픽셀의 개구 영역을 정의한다.
이러한, 블랙 매트릭스(121)는 픽셀의 개구 영역이 줄어드는 것을 최소화 되도록 TFT 어레이 기판(110)에 형성되는 데이터 라인들 및 게이트 라인들과 중첩되도록 형성될 수 있다.
컬러필터들(122)는 컬러 화상을 표시하기 위해 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러 안료를 마스크를 이용하여 선택적으로 도포 및 제거하여 형성된다. 또한, 및 화이트 필터(123)는 화상의 휘도를 높이기 위한 것으로, 투명 재질의 레진을 픽셀 영역에 도포하여 형성된다.
여기서, 컬러필터들(122)는 컬러 화상을 표시하기 위해 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러 안료 중 적어도 2개 색상의 컬러 안료들 및 화이트 필터(123)를 형성하기 위한 투명 재질의 레진은 픽셀 영역뿐만 아니라 컬럼 스페이서 영역에도 도포된다.
이와 같이, 적어도 2개 색상의 컬러 안료들과 화이트 필터(123)의 투명 재질의 레진이 컬럼 스페이서 영역에 도포되어 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 사이의 셀 갭을 확보하게 된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 중 적어도 하나에는 액정 분자를 배향하기 위한 배향막(alignment layer)이 형성될 수 있다.
이러한 액정 표시장치는 화상을 표시하는 픽셀 영역과, 컬럼 스페이서 영역을 포함한다.
여기서, 컬럼 스페이서 영역은 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 사이의 셀 갭(cell gap)을 유지시키기 위한 복수의 갭 스페서가(126) 형성된 갭 스페이서 영역을 포함한다.
또한, 컬럼 스페이서 영역은 눌림 갭(△H)을 형성시키기 위한 복수의 눌림 스페이서(125)가 형성된 눌림 스페이서 영역을 포함한다.
상기 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)는 TFT 어레이 기판(110)에 형성된 데이터 라인들 및 게이트 라인들에 중첩되도록 형성되며, 하나의 픽셀에 대응되는 영역마다 형성될 수도 있고, 복수의 픽셀에 대응되는 영역에 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 TFT 어레이 기판(110) 상에 형성된 평탄화 레이어(118)에 의해 TFT의 단차에 따른 돌기가 형성되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 액정 표시장치는 눌림 갭 및 셀 갭을 형성시키기 위해, 서로 다른 높이를 가지도록 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 포함한다.
픽셀 영역의 컬러필터를 형성할 때 컬럼 스페이서 영역에는 복수의 컬러 안료(적어도 2개 이상의 컬러 안료)가 도포되어 컬러 안료층(127)이 형성되게 된다.
이러한, 컬러 안료층(127) 상에는 화이트 필터(123)가 형성되고, 그 위에 서로 다른 높이를 가지는 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)가 형성되게 된다.
여기서, 화이트 필터(123)는 픽셀 영역의 화이트 픽셀에 형성될 때 컬럼 스페이서 영역에도 함께 형성된 것이다.
이때, 컬럼 스페이서 영역에서, 블랙 매트릭스(121)로부터 화이트 필터(123) 상단까지의 간격은 5.6un가 되도록, 컬러 안료층(127) 및 화이트 필터(123)가 중첩된다.
눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)는 하프톤 마스크를 이용한 단일 마스크 공정으로 컬럼 스페이서 영역에 동시에 형성되게 된다.
하프톤 마스크의 풀톤 영역과 하프톤 영역의 광 투과율 차이를 이용하여 컬럼 스페이서 영역에 도포된 레진(124)이 제거되는 양을 조절함으로써 서로 다른 높이를 가지는 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 동시에 형성하게 된다.
이때, 눌림 스페이서(125)는 0.5um ~ 0.6um의 높이를 가지도록 형성되고, 갭 스페이서(126)는 1.1um이 높이를 가지도록 형성된다.
일 예로서, 화이트 필터(123) 상에 일정 두께를 가지도록 도포된 레진(124)을 광 투과율이 6%인 하프톤 영역을 이용하여 노광 시키고, 이후 레진을 식각하여 0.5um ~ 0.6um의 높이를 가지는 눌림 스페이서(125)를 형성할 수 있다.
또한, 화이트 필터(123) 상에 일정 두께를 가지도록 도포된 레진(124)을 광 투과율이 100%인 풀톤 영역을 이용하여 노광 시키고, 이후 레진을 식각하여 1.1um의 두께를 가지는 갭 스페이서(126)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 눌림 스페이서(125)와 TFT 어레이 기판(110)의 평탄화 레이어(118) 사이에는 0.5um ~ 0.6um의 간격이 형성된다. 즉, 눌림 스페이서(125)의 높이를 갭 스페이서(126)보다 0.5um ~ 0.6um 낮게 형성하여 0.5um ~ 0.6um 눌림 갭(△H)이 형성되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 컬럼 스페이서 영역에서, 컬러 안료층(127)과 화이트 필터(123)를 중첩시켜 픽셀 영역보다 큰 갭을 확보한다.
또한, 컬럼 스페이서 영역의 화이트 필터(123) 상에 1.1um의 높이를 가지는 갭 스페이서를 형성하여 TFT 어레이 기판(110)과 컬러 필터 어레이 기판(120) 사이의 셀 갭을 형성시키게 된다.
이를 통해, 픽 셀 영역에는 2.8um의 셀 갭이 형성되어 액정층이 원활이 구동될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
한편, 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 형성하기 위한 레진(124)은 컬럼 스페이서 영역뿐만 아니라, 픽셀 영역의 화이트 픽셀 영역에도 도포된다.
이때, 화이트 픽셀 영역에 형성된 레진(124)은 1.5um의 두께로 가진다.
레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 영역에서, 베이스 기판으로부터 화이트 필터(123) 상단까지의 간격은 3.9um로 형성된다. 또한, 화이트 픽셀 영역에서, 베이스 기판으로부터 화이트 필터(123)를 경유하여 레진(124) 상단까지의 간격은 3.8um로 형성된다.
이를 통해, 화이트 픽셀의 높이는 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 높이보다 -0.1um 낮게 형성된다. 화이트 픽셀과 다른 컬러 픽셀들 간의 단차를 0.1um가 되도록 하여 화이트 픽셀의 광 투과율 저하를 방지할 수 있다.
상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)의 외곽에는 실런트(sealant)가 도포되어 액정층을 실링하고, 상기 실런트에 의해 상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)이 합착된다.
상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 화이트 픽셀의 광 투과율을 높임으로써, 백라이트의 휘도를 줄이더라도 높은 휘도로 화상을 표시할 수 있어 백라이트의 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 소스 드라이브 IC의 구동에 따른 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 눌림 갭을 확보하여 터치 불량 및 눌림 불량의 발생을 방지할 수 있다.
도 3을 참조한 상술한 설명에서는 레드, 그린, 블루의 컬러 필터를 형성시키기 위한 컬러 안료 중 적어도 2개 색상의 컬러 안료들 및 화이트 필터(123)가 컬럼 스페이서 영역에 형성되어 셀 갭을 확보하는 것으로 설명하였다.
그러나, 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 설명한 것으로, 본 발명의 다른 실시 예에서는 컬럼 스페이서 영역에 레드, 그린, 블루의 컬러 안료를 중첩시켜 컬러 안료층(127)을 형성시키고, 3개의 컬러 안료가 중첩되어 형성된 컬러 안료층(127) 상에 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 형성시킬 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서는 컬럼 스페이서 영역에 레드, 그린, 블루의 컬러 안료를 중첩시켜 컬러 안료층(127)을 형성시키고, 3개의 컬러 안료가 중첩되어 형성된 컬러 안료층(127) 상에 화이트 필터(123)를 형성시킨 후, 그 위에 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 형성시킬 수도 있다.
이때, 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)의 높이 및 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 사이의 셀 갭에 따라서 컬러 안료층(127)을 형성하는 컬러 안료의 개수를 선택할 수 있다.
도 5 내지 도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 투명한 베이스 기판(미도시) 상에 불투명 금속 또는 불투명 안료로 복수의 블랙 매트릭스(121)를 형성한다.
이후, 복수의 블랙 매트릭스 사이에 레드, 그린, 블루 컬러의 안료를 선택적으로 도포한 후, 식각하여 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성한다.
이때, 레드, 그린, 블루 컬러의 안료는 픽셀 영역뿐만 아니라, 컬럼 스페이서 영역에도 도포되어 컬러 안료층(127)이 형성된다.
상기 컬러 안료층(127)은 픽셀 영역에 컬러필터를 형성하는 공정 중, 컬럼 스페이서 영역에 마스크를 선택적으로 적용하여 레드, 그린, 블루 컬러의 안료 중 적어도 2개 색상의 컬러 안료들이 중첩되도록 함으로써 형성시킬 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 화이트 픽셀 영역 및 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터 상에 투명 재질의 레진을 도포한 후, 경화시켜 화이트 필터(123)를 형성한다.
이러한, 화이트 픽셀은 백라이트에서 생성된 후, 액정층을 경유하여 입사된 광을 특정 색상으로 변환시키지 않고 출사시킴으로 광의 손실을 최소화 시킬 수 있다. 따라서, 화이트 픽셀을 통해 액정 패널에서 표시되는 화상의 휘도를 높일 수 있게 된다.
이때, 화이트 필터(123)는 픽셀 영역뿐만 아니라, 컬럼 스페이서 영역에도 형성된다. 이와 같이, 적어도 2개 색상의 컬러 안료들로 형성된 컬러 안료층(127) 및 화이트 필터(123)를 컬럼 스페이서 영역에 형성하여 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 사이의 셀 갭을 확보하는데 이용하게 된다.
컬럼 스페이서 영역에서, 블랙 매트릭스(121)로부터 화이트 필터(123) 상단까지의 간격은 5.6un가 되도록, 컬러 안료층(127) 및 화이트 필터(123)가 중첩된다.
또한, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 영역에서, 베이스 기판으로부터 화이트 필터(123) 상단까지의 간격은 3.9um로 형성된다.
이어서, 도 7을 참조하면, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서 및 갭 스페이서를 형성시키기 위해 레진(123)을 도포한다. 이때, 눌림 스페이서 및 갭 스페이서를 형성시키기 위해 레진(123)은 컬럼 스페이서 영역뿐만 아니라, 픽셀 영역에도 도포된다.
이어서, 도 8을 참조하면, 레진(123)이 도포된 컬러필터 어레이 기판(120) 상에 하프톤 마스크(130)를 얼라인 시킨다.
이때, 상기 하프톤 마스크(130)는 노광기에서 조사되는 광을 100% 투과시키는 풀톤 영역(132), 노광기에서 조사되는 광 중에서 6%의 광만을 투과시키는 하프톤 영역(134) 및 광을 100% 차단하는 차광 영역(134)을 포함한다.
여기서, 상기 하프톤 영역(134)은 눌림 스페이서 영역에 얼라인 시키고, 풀톤 영역(132)은 갭 스페이서 영역 및 픽셀 영역 중 화이트 픽셀 영역에 얼라인 되도록 한다.
이후, 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)는 하프톤 마스크를 이용한 단일 마스크 공정으로 컬럼 스페이서 영역에 동시에 형성한다.
노광기를 이용한 노광 공정 및 식각 공정을 순차적으로 수행하여 눌림 스페이서 영역에 눌림 스페이서(125)를 형성시킨다. 상기 눌림 스페이서(125)와 함께, 갭 스페이서 영역에 갭 스페이서(126)를 형성한다.
이와 같이, 하프톤 마스크의 풀톤 영역과 하프톤 영역의 광 투과율 차이를 이용하여 컬럼 스페이서 영역에 도포된 레진(124)이 제거되는 양을 조절함으로써 서로 다른 높이를 가지는 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 동시에 형성하게 된다.
이때, 눌림 스페이서(125)는 0.5um ~ 0.6um의 높이를 가지도록 형성되고, 갭 스페이서(126)는 1.1um이 높이를 가지도록 형성된다.
일 예로서, 컬럼 스페이서 영역의 화이트 필터(123) 상에 일정 두께를 가지도록 도포된 레진(124)을 광 투과율이 6%인 하프톤 영역을 이용하여 노광 시키고, 이후 레진을 식각하여 0.5um ~ 0.6um의 높이를 가지는 눌림 스페이서(125)를 형성할 수 있다.
또한, 컬럼 스페이서 영역의 화이트 필터(123) 상에 일정 두께를 가지도록 도포된 레진(124)을 광 투과율이 100%인 풀톤 영역을 이용하여 노광 시키고, 이후 레진을 식각하여 1.1um의 두께를 가지는 갭 스페이서(126)를 형성할 수 있다.
상기 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)는 TFT 어레이 기판(110)에 형성된 데이터 라인들 및 게이트 라인들에 중첩되도록 형성되며, 하나의 픽셀에 대응되는 영역마다 형성될 수도 있고, 복수의 픽셀에 대응되는 영역에 형성될 수도 있다.
이와 함께, 하프톤 마스크(130)의 풀톤 영역(132)을 픽셀 영역 중에서 화이트 픽셀 영역에 얼라인 시키고, 노광 공정 및 식각 공정을 순차적으로 수행한다.
이를 통해, 픽셀 영역 중에서 화이트 픽셀 영역에 도포된 레진(123)만을 남기고, 레드 픽셀 영역, 그린 픽셀 영역 및 블루 픽셀 영역에 도포된 레진(123)은 제거하여 화이트 픽셀을 단차를 메운다.
이때, 화이트 픽셀 영역에 형성된 레진(124)은 1.5um의 두께로 가진다.
Figure 112011052590782-pat00001
상기 표 1을 참조하면, 하프톤 영역(134)의 광 투과율을 1% 내지 9%로 변경하여 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 형성하였을 때, 화이트 픽셀 영역에 형성된 레진(124)에 의한 화이트 픽셀과 다른 컬러 픽셀들 간의 단차를 나타내고 잇다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 하프톤 영역(134)의 광 투과율이 6%일 때, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 동시에 형성시킬 수 있고, 화이트 픽셀과 다른 컬러 픽셀들 간의 단차가 가장 적음을 알 수 있다. 상기 표 1의 결과를 반영하여 본 발명에서는 하프톤 영역(134)의 광 투과율을 6%로 설정하였다.
이어서, 도 9를 참조하면, 베이스 기판(112) 상에 TFT 어레이 레이어(114) 및 평탄화 레이어(118)를 순차적으로 형성하여 TFT 어레이 기판(110)을 제조한다.
여기서, 평탄화 레이어(118)는 TFT 어레이 레이어(114) 상에 포토 아크릴(photo acrylic)을 도포한 후, 경화시켜 형성한다. 이러한, 평탄화 레이어(118)를 통해 TFT가 형성된 TFT 어레이 기판(110)을 평탄화 시켜, TFT의 형성에 따른 단차로 인한 빛 샘을 방지하고 개구율 감소를 방지할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, TFT 어레이 레이어(114)에 데이터 라인들과 게이트 라인들이 상호 교차하도록 형성하여 복수의 픽셀이 정의한다.
그리고, 복수의 픽셀에는 상기 게이트 라인으로부터 신장된 게이트 전극, 반도체층, 절연층 및 소스 드레인 전극을 순차적으로 형성하여 구동소자인 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 형성한다.
또한, 데이터 라인들로부터 인가되는 데이터 전압을 픽셀에 공급하는 픽셀 전극 및 공통 전압(Vcom)을 픽셀에 공급하는 공통 전극을 TFT 어레이 기판(110)에 형성한다.
TFT 어레이 기판(110)에 정의된 복수의 픽셀은 컬러 화상을 표시하기 위해 레드 픽셀, 그린 픽셀, 블루 픽셀 및 화이트 픽셀로 구성되며, 상기 4컬러의 픽셀들이 하나의 단위 픽셀을 구성하여 화상을 표시하게 된다. 상기 화이트 픽셀은 표시되는 화상의 휘도를 높이기 위해 형성된다.
컬러필터 어레이 기판(120)에 형성된 눌림 스페이서(125)와 TFT 어레이 기판(110)에 형성된 평탄화 레이어(118) 사이에는 0.5um ~ 0.6um의 간격이 형성된다. 즉, 눌림 스페이서(125)의 높이를 갭 스페이서(126)보다 0.5um ~ 0.6um 낮게 형성하여 0.5um ~ 0.6um 눌림 갭(△H)이 형성되게 된다.
상술한 바와 같이, 컬럼 스페이서 영역에서, 컬러 안료층(127)과 화이트 필터(123)를 중첩시켜 픽셀 영역보다 큰 갭을 확보한다.
또한, 화이트 필터(123) 상에 1.1um의 높이를 가지는 갭 스페이서를 형성하여 TFT 어레이 기판(110)과 컬러 필터 어레이 기판(120) 사이의 셀 갭을 형성시키게 된다.
이를 통해, 픽 셀 영역에는 2.8um의 셀 갭이 형성되어 액정층이 원활이 구동될 수 있는 공간을 확보할 수 있다.
또한, 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 영역에서, 베이스 기판으로부터 화이트 필터(123) 상단까지의 간격이 3.9um가 되도록 한다. 그리고, 화이트 픽셀 영역에서, 베이스 기판으로부터 화이트 필터(123)를 경유하여 레진(124) 상단까지의 간격이 3.8um가 되도록 한다.
이를 통해, 화이트 픽셀의 높이는 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀의 높이보다 -0.1um의 높이로 낮게 형성된다. 화이트 픽셀과 다른 컬러 픽셀들 간의 단차를 0.1um가 되도록 하여 화이트 픽셀의 광 투과율 저하를 방지할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120) 중 적어도 하나에 액정 분자를 배향하기 위한 배향막(alignment layer)을 형성하는 공정을 수행할 수 있다.
상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)의 외곽에 실런트(sealant)가 도포하여 액정층을 실링하고, 상기 실런트를 이용하여 상기 TFT 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)을 합착시킬 수 있다.
상술한 제조공정을 통해 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 하프톤 마스크의 하프톤 영역 및 풀톤 영역을 이용하여 서로 다른 높이를 가지는 눌림 스페이서(125)와 갭 스페이서(126)를 동시에 형성시켜, 눌림 갭(△H) 및 셀 갭을 형성시킬 수 있다. 아울러, 화이트 픽셀과 다른 컬러 픽셀들 간의 단차가 0.1um 수준이 되도록 하여 화이트 픽셀의 광 투과율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 하나의 하프톤 마스크로 서로 다른 높이를 가지는 갭 스페이서 및 눌림 스페이서를 동시에 형성함과 아울러, 화이트 픽셀의 단차를 개선하여 액정 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
도 5 내지 도 9를 참조한 상술한 설명에서는 레드, 그린, 블루의 컬러 필터를 형성시키기 위한 컬러 안료 중 적어도 2개 색상의 컬러 안료들 및 화이트 필터(123)가 컬럼 스페이서 영역에 형성되어 셀 갭을 확보하는 것으로 설명하였다.
그러나, 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 설명한 것으로, 본 발명의 다른 실시 예에서는 컬럼 스페이서 영역에 레드, 그린, 블루의 컬러 안료를 중첩시켜 컬러 안료층(127)을 형성시키고, 3개의 컬러 안료가 중첩되어 형성된 컬러 안료층(127) 상에 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 형성시킬 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서는 컬럼 스페이서 영역에 레드, 그린, 블루의 컬러 안료를 중첩시켜 컬러 안료층(127)을 형성시키고, 3개의 컬러 안료가 중첩되어 형성된 컬러 안료층(127) 상에 화이트 필터(123)를 형성시킨 후, 그 위에 눌림 스페이서(125) 및 갭 스페이서(126)를 형성시킬 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: TFT 어레이 기판 112: 베이스 기판
114: TFT 어레이 레이어 118: 평탄화 레이어
120: 컬러필터 어레이 기판 121: 블랙 매트릭스
122: 컬러필터 123: 화이트 필터
124: 레진 125: 눌림 스페이서
126: 갭 스페이서 127: 컬러 안료층
130: 하프톤 마스크 132: 풀톤 영역
134: 하프톤 영역 136: 차광 영역
DL: 데이터 라인 GL: 게이트 라인

Claims (20)

  1. 픽셀 영역에 4컬러 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되고, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서 및 갭 스페이서가 배치되어 컬러 화상을 표시하는 액정 표시장치에 있어서,
    제1 베이스 기판의 박막 트랜지스터 상에 배치되어 상기 제1 베이스 기판을 평탄화시키는 평탄화 레이어;
    제2 베이스 기판 상에 배치되어 복수의 픽셀의 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스;
    상기 복수의 픽셀 중 컬러 화상을 표시하기 위한 픽셀들에 대응되도록 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터;
    상기 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 마련하기 위한 컬러안료들 중 적어도 2개의 컬러 안료가 상기 컬럼 스페이서 영역에 중첩되어 배치된 컬러 안료층;
    상기 복수의 픽셀 중 화상의 휘도를 높이기 위한 화이트 픽셀에 배치됨과 아울러, 상기 컬러 안료층 상에 배치되는 화이트 필터;
    상기 컬러 안료층 상의 화이트 필터 상부에 서로 다른 높이를 가지도록 배치된 눌림 스페이서, 갭 스페이서, 및 레진을 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서 영역에서의 셀 갭은 상기 컬러 안료층 및 상기 화이트 필터에 의하여 상기 픽셀 영역에서의 셀 갭 보다 작게 형성되고, 상기 갭 스페이서는 상기 컬럼 스페이서 영역에서의 셀 갭을 유지시키고, 상기 눌림 스페이서는 상기 갭 스페이서보다 낮은 높이로 배치되어 상기 컬럼 스페이서 영역에서 눌림 갭을 마련하며,
    상기 레진은 상기 화이트 픽셀 상에 상기 눌림 스페이서 및 상기 갭 스페이서 보다 높은 높이로 배치되는 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화이트 픽셀에 형성된 화이트 필터 상에는 상기 눌림 스페이서 및 상기 갭 스페이서와 동일한 물질의 상기 레진이 도포된 액정 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 눌림 스페이서는 0.5um ~ 0.6um의 높이를 가지고, 상기 갭 스페이서는 1.1um이 높이를 가지는 액정 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 눌림 스페이서와 상기 평탄화 레이어 사이에는 0.5um ~ 0.6um의 눌림 갭이 마련된 액정 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서 영역에서, 블랙 매트릭스로부터 화이트 필터 상단까지의 간격이 5.6um가 되도록, 상기 컬러 안료층 및 화이트 필터가 중첩된 액정 표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 픽셀 영역에서, 상기 제2 베이스 기판으로부터 화이트 필터 상단까지의 간격은 3.9um인 액정 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화이트 픽셀 상에 배치된 상기 레진의 두께는 1.5um인 액정 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제2 베이스 기판으로부터 상기 화이트 픽셀 상에 배치된 상기 레진 상단까지의 간격은 3.8um인 액정 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 화이트 픽셀과 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 간의 단차는 0.1um인 액정 표시장치.
  10. 픽셀 영역에 4컬러 픽셀들이 매트릭스 형태로 형성되고, 컬럼 스페이서 영역에 눌림 스페이서 및 갭 스페이서가 형성되어 컬러 화상을 표시하는 액정 표시장치의 제조방법에 있어서,
    제1 베이스 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 포토 아크릴 재질로 평탄화 레이어를 형성하는 단계;
    복수의 픽셀의 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스를 제2 베이스 기판 상에 형성하는 단계;
    상기 복수의 픽셀 중 컬러 화상을 표시하기 위한 픽셀들에 대응되도록 상기 제2 베이스 기판 상에 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터를 형성하는 공정 중 3개 컬러 안료들 중 적어도 2개의 컬러 안료를 상기 컬럼 스페이서 영역에 중첩시켜 컬러 안료층을 형성하는 단계;
    상기 복수의 픽셀 중 화상의 휘도를 높이기 위한 화이트 픽셀 및 상기 컬러 안료층 상에 화이트 필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러 안료층 상의 화이트 필터 상부에 서로 다른 높이를 가지도록 형성된 눌림 스페이서, 갭 스페이서, 및 레진을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서 영역에서의 셀 갭은 상기 컬러 안료층 및 상기 화이트 필터에 의하여 상기 픽셀 영역에서의 셀 갭 보다 작게 형성되고, 상기 갭 스페이서는 상기 컬럼 스페이서 영역에서의 셀 갭을 유지시키고, 상기 눌림 스페이서는 상기 갭 스페이서보다 낮은 높이로 배치되어 상기 컬럼 스페이서 영역에서 눌림 갭을 마련하며,
    상기 눌림 스페이서, 상기 갭 스페이서 및 상기 레진은 하프톤 마스크를 이용한 단일 마스크 공정으로 형성되며,
    상기 레진은 상기 화이트 픽셀 상에 상기 눌림 스페이서 및 상기 갭 스페이서 보다 높은 높이로 형성되는 액정 표시장치의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 화이트 픽셀에 형성된 화이트 필터 상에는 상기 눌림 스페이서 및 상기 갭 스페이서와 동일한 물질의 상기 레진이 도포되는 액정 표시장치의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 눌림 스페이서는 0.5um ~ 0.6um의 높이를 가지도록 형성되고, 상기 갭 스페이서는 1.1um이 높이를 가지도록 형성되는 액정 표시장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 눌림 스페이서와 상기 평탄화 레이어 사이에는 0.5um ~ 0.6um의 눌림 갭을 형성하는 액정 표시장치의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서 영역에서, 블랙 매트릭스로부터 화이트 필터 상단까지의 간격이 5.6um가 되도록, 상기 컬러 안료층 및 화이트 필터가 중첩시키는 액정 표시장치의 제조방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 픽셀 영역에서, 상기 제2 베이스 기판으로부터 화이트 필터 상단까지의 간격이 3.9um가 되도록,
    상기 레드 컬러필터, 그린 컬러필터 및 블루 컬러필터 상에 상기 화이트 필터를 형성하는 액정 표시장치의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 화이트 픽셀 상의 상기 레진을 1.5um의 두께로 형성시키는 액정 표시장치의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 베이스 기판으로부터 상기 화이트 픽셀 상에 형성된 상기 레진 상단까지의 간격을 3.8um로 형성시키는 액정 표시장치의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 화이트 픽셀과 레드 픽셀, 그린 픽셀 및 블루 픽셀 간의 단차를 0.1um로 형성시키는 액정 표시장치의 제조방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 하프톤 마스크의 광 투광율은 6%인 액정 표시장치의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102135931B1 (ko) * 2013-12-31 2020-07-21 엘지디스플레이 주식회사 간격 스페이서와 누름 스페이서를 구비한 액정 표시장치
KR102379750B1 (ko) * 2015-01-09 2022-03-28 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
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KR102347665B1 (ko) 2017-03-21 2022-01-07 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
CN108363247B (zh) * 2018-02-26 2022-08-09 厦门天马微电子有限公司 一种显示面板和显示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101033461B1 (ko) * 2003-12-23 2011-05-11 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
KR20060066271A (ko) * 2004-12-13 2006-06-16 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치와 그 제조방법
KR20070037114A (ko) * 2005-09-30 2007-04-04 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법
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