문맥 (context)
본 발명은 컬러 필터 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치에 사용되는 컬러 필터 기판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 투명 절연 기판인 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 표시면인 컬러 필터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 사시도이다.
종래의 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 두고 합착된 컬러 필터 기판(20)과 어레이 기판(10), 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)으로 구성된다.
어레이 기판(10)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 배치되는 복수 개의 게이트 라인(12)과 게이트 라인(12)에 수직한 방향으로 배열되는 복수 개의 데이터 라인(13)이 형성되며, 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(14)이 형성된다.
게이트 라인(12)과 데이터 라인(13)이 교차되는 부분에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되며, 교차 부위에 위치한 박막 트랜지스터(TFT)가 게이트 라인(12)으로부터 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(13)의 데이터 신호를 각 화소 전극(14)으로 인가한다.
컬러 필터 기판(20)에는 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(21)가 형성되고, 각 화소 영역(P)에 대응되는 부분에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(R, G, B)로 이루어져 색상을 표현하는 컬러 필터층(22)이 형성된다. 컬러 필터층(22) 위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(23) 등이 형성된다.
이러한 구성을 갖는 액정 표시 장치는 화소 전극(14)과 공통 전극(23) 사이에 형성되는 전계에 의해 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되고, 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현하게 된다.
도 2는 도 1의 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ＇, Ⅱ-Ⅱ＇라인을 나타낸 단면도이다.
컬러 필터 기판(20)의 화소 외 영역(P＇)에는 일정한 패턴을 갖는 블랙 매트릭스(21)가 형성되고, 이러한 블랙 매트릭스(21)에 의해 화소 영역(P)이 정의된다.
컬러 필터 기판(20)과 어레이 기판(10) 사이에는 액정층(30)이 형성되고, 이들 사이의 셀 갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하기 위한 스페이서(40)가 마련된다. 스페이서(40)는 두 기판(10, 20) 사이의 셀 갭(Cell Gap)을 균일하게 유지하기 위한 목적으로 이용되므로, 일정한 위치에 균일한 밀도로 산포하는 정밀 공정이 필요하다.
블랙 매트릭스(21)의 상부에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(R, G, B)로 이루어진 컬러 필터층(22)이 형성되며, 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터(R, G, B)는 각각이 열(Row) 방향을 따라 스트라이프(Stripe) 형태로 배열된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 블랙 매트릭스(21)가 형성된 화소 외 영역(P＇)의 단차가 화소 영역(P)보다 높고, 스페이서(40)가 화소 외 영역(P＇) 중 적색 컬러 필터(R)의 일정 위치마다 배치되어 있다.
그런데, 컬러 필터 기판(20)을 제조하는 컬러 필터 공정이나 컬러 필터 기판(20)과 어레이 기판(10)을 합착시키는 셀 공정 진행 시 단차가 높은 화소 외 영역(P＇)에 이물(50)이 발생하면, 이물(50)의 제거가 어려워 불량률이 높아지게 된다.
특히, 도 2와 같이, 이물(50)이 단차가 높은 부분 중 스페이서(40)와 거의 일직선상에 발생되고, 세정이 이와 수직한 방향(DR)으로 진행되는 경우에는 이물(50)의 제거가 더욱 어렵다. 일반적으로, 세정 진행 방향(DR)은 전 제조 공정에서 동일하다.
제거되지 않은 이물(50)은 컬러 필터 기판(20) 상의 공통 전극(23)과 어레이 기판(10) 상의 화소 전극(14) 사이에서 단락(Short)을 유발하고(특히, 모듈 검사나 누름 검사의 수행 시 단락 가능성 높음), 해당 부분의 액정 구동을 방해하여 휘점(Bright Dot)을 발생시킨다.
이와 같이, 스페이서(40)의 적용 여부에 관계 없이 적색, 녹색, 청색 컬러 필터(R, G, B)의 패턴 구조가 모두 동일하게 설계됨에 따라, 이물(50)의 제거가 어렵고, 그로 인한 단락성 휘점의 발생률이 높아지는 문제점이 있다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
액정 표시 장치에서 화상을 표현하기 위해 전계가 액정층과 빛의 투과량에 미치는 작동 방식은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation액정 표시 장치에서 전계가 형성되어 화상이 구현되는 물리적 작동 메커니즘을 파악해야 한다.
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2정보 추출
information_extraction전계의 형성 주체와 액정층에 미치는 영향, 그리고 최종적인 화상 표현 과정을 추출한다.
- 화소 전극(14)과 공통 전극(23) 사이에 형성되는 전계에 의해 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되고
- 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현하게 된다.
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3근거 선택
evidence_selection전계 형성 -> 액정 배향 -> 빛의 양 조절 -> 화상 표현으로 이어지는 인과 관계를 확인한다.
- 화소 전극(14)과 공통 전극(23) 사이에 형성되는 전계에 의해 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되고, 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현하게 된다.
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4논리 통합
logical_integration전계가 액정의 분자 배열(배향)을 변화시키고, 이 변화가 빛의 투과율을 결정하여 화상을 만든다는 논리 구조를 통합한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation추출된 인과 관계를 바탕으로 작동 방식을 정리한다.
- 화소 전극(14)과 공통 전극(23) 사이에 형성되는 전계에 의해 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되고, 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현하게 된다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 명확하고 구체적인 문장으로 답변을 작성한다.
- 화소 전극(14)과 공통 전극(23) 사이에 형성되는 전계에 의해 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되고, 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현하게 된다.
최종 답변 (final_answer)
화소 전극(14)과 공통 전극(23) 사이에 형성되는 전계에 의해 두 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되며, 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표현한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
전계에 의해 액정층의 배향이 변화하고, 이에 따라 액정층을 투과하는 빛의 양이 조절되어 화상을 표현하는 액정 표시 장치의 구동 방식이다.