JP2007286590A - 液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】液晶表示装置用カラーフィルター基板は、透明な絶縁基板上に形成されて画素領域を画定するブラックマトリックスと、前記画素領域に形成されてＲＧＢ色相を具現するカラーフィルターと、を含み、前記ブラックマトリックスの表面の所定領域には、前記カラーフィルターの形成時に発生するオーバーフロー（Ｏｖｅｒｆｌｏｗ）を防止するオーバーフロー防止部が形成される。
【選択図】図３
【解決手段】液晶表示装置用カラーフィルター基板は、透明な絶縁基板上に形成されて画素領域を画定するブラックマトリックスと、前記画素領域に形成されてＲＧＢ色相を具現するカラーフィルターと、を含み、前記ブラックマトリックスの表面の所定領域には、前記カラーフィルターの形成時に発生するオーバーフロー（Ｏｖｅｒｆｌｏｗ）を防止するオーバーフロー防止部が形成される。
【選択図】図３
Description
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法に関する。
情報化社会が発展するに伴い、表示装置に対する要求も多様な形態で次第に増加しており、これに副って、近来では、ＬＣＤ（液晶表示装置）、ＰＤＰ（プラズマディスプレーパネル）、ＥＬＤ（エレクトロルミネッセンスディスプレー）、ＶＦＤ（蛍光表示管）など、様々な平板表示装置が研究されてきており、一部は、既に多数の装備において表示装置として活用されている。
その中で、現在、画質に優れており軽量、薄型、低消費電力の特徴及び長所により、移動型画像表示装置の用途として、ＣＲＴ（ブラウン管）を替えながらＬＣＤが最も多く用いられており、ノートブックコンピュータのモニターのような移動型の用途の他にも、放送信号を受信してディスプレイするテレビ及びコンピュータのモニターなどとして多様に開発されつつある。
このような液晶表示装置が一般的な画面表示装置として多様な部分において用いられるためには、軽量、薄型及び低消費電力の特徴を維持し、かつ、高精細、高輝度、大面積など、高品位の画像を效率的に具現できなければならない。
このような液晶表示装置（ＬＣＤ）は、入力されるビデオ信号に応じて液晶セルの光透過率を調節することによって、液晶セルがマトリックス状に配列された液晶表示パネルにビデオ信号に該当する画像を表示するようになる。
このために、液晶表示装置は、液晶セルがアクティブマトリックス状に配列された液晶表示パネル、及びこの液晶表示パネルを駆動するための駆動回路を含むようになる。また、ＴＦＴ−ＬＣＤのカラー画面は、白色光であるバックライトが液晶画素を通過しながら光透過率が調節された後、各液晶画素上に１：１に配置された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のカラーフィルター層を透過して出る光の加法混色により作られる。
一方、図１は、一般的な液晶表示パネルの垂直断面図であって、同図に示すように、一般的な液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ基板１０、カラーフィルター基板５０、及びこのような２基板１０、５０の間の内部空間に注入される液晶３０からなる。
ここで、ＴＮ（ツィストネマティック）モードである場合、カラーフィルター基板５０は、透明な第１絶縁基板５１上に順次形成されたブラックマトリックス５２、カラーフィルター５３、平坦化膜５４、共通電極５５及び第１配向膜５６で構成される。すなわち、カラーフィルター基板５０には、色相を具現するＲＧＢそれぞれのカラーフィルター５３のパターンだけでなく、単位画素間の光を遮断するブラックマトリックス５２と、液晶画素に電圧を印加するための共通画素電極であるＩＴＯ（インジウム-錫-オキサイド）薄膜５５が設けられる。
また、薄膜トランジスタ基板１０は、透明な第２絶縁基板１１上に形成されたＴＦＴ、画素電極１７及び第２配向膜１９を含むことができる。
万一、ＩＰＳ（水平配列）モードである場合、前記共通電極５５及び画素電極１７は、全て前記薄膜トランジスタ基板１０上に形成されることができる。
一方、図２は、従来の技術に係る液晶表示装置用カラーフィルターの製造時に発生する混色を説明するための図である。
同図に示すように、透明な絶縁基板５１上に画素領域を画定するブラックマトリックス５２が形成され、このような画素領域内に互いに異なる色を具現するためのカラーフィルター５３を形成するようになるが、感光剤として顔料粒子が含まれたカラーフォトレジストを使用したり、又はインクジェット方式のカラーインキを使用してカラーフィルターを形成する。
しかしながら、従来の技術によれば、図２の図面符号Ａで示すように、インキ又はカラーフォトレジストを滴下するとき、オーバーフローが発生することができ、このとき、互いに異なるカラーが混色され得るという問題がある。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、インキ又はカラーフォトレジストの滴下時に発生し得るカラーフィルター材料のオーバーフローを防止することができる液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、カラーフィルターの互いに異なるカラーの混色を防止することができる液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及していないさらに他の技術的課題は、以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解されるはずである。
上記の目的を達成すべく、本発明に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板は、透明な絶縁基板上に形成されて画素領域を画定するブラックマトリックスと、前記画素領域に形成されてＲＧＢ色相を具現するカラーフィルターと、を含み、前記ブラックマトリックスの表面の所定領域には、前記カラーフィルターの形成時に発生するオーバーフローを防止するオーバーフロー防止部が形成されたことを特徴とする。
また、上記の目的を達成すべく、本発明に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法は、透明な絶縁基板上の全面にブラックマトリックス層を形成するステップと、前記ブラックマトリックス層の所定領域にオーバーフロー防止部が備えられたブラックマトリックスを形成することにより、画素領域を画定するステップと、前記画素領域にカラーフィルターを形成するステップとを含む。
本発明によれば、カラーフィルターを形成するために、インキ又はカラー感光剤を滴下する場合、オーバーフローが発生しても、ブラックマトリックスの表面に形成されたウェル形状のオーバーフロー防止部によりインキ又はカラー感光剤が所定部分以上にオーバーフローされることを防止することによって、インキ又はカラー感光剤の混色を防止することができる。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると、明確になるはずである。しかしながら、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることができ、単に本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。明細書全体にわたって同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板及びその製造方法を詳細に説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの垂直断面図である。
同図に示すように、本発明の一実施形態に係るカラーフィルター基板１５０は、透明な第１絶縁基板１５１上に順次形成されたブラックマトリックス１５２及びカラーフィルター１５３で構成され、選択的に平坦化膜１５４を含むことができる。
また、薄膜トランジスタ基板１１０は、透明な第２絶縁基板１１１上に形成されたＴＦＴ、画素電極１１７及び配向膜１１９を含むことができる。万一、ＩＰＳモードである場合、前記画素電極１１７及び共通電極（図示せず）は、全て前記薄膜トランジスタ基板１１０上に形成されることができる。
具体的に、カラーフィルター基板１５０において、ブラックマトリックス１５２は、薄膜トランジスタ基板１１０のＴＦＴ領域と図示していない複数のゲートライン及びデータライン領域に対応して、第１絶縁基板１５１上に形成され、カラーフィルター１５３が形成される単位画素領域を画定する。このとき、ブラックマトリックス１５２は、光漏れを防止すると共に、外部光を吸収して有効コントラスト比を上げることによって、ＬＣＤの視認性を良くする機能を果たす。
本発明の実施形態において、前記ブラックマトリックス１５２の表面の所定領域には、前記カラーフィルター１５３の形成時に発生するオーバーフローを防止するオーバーフロー防止部が形成される。ここで、前記オーバーフロー防止部は、前記画素領域付近のブラックマトリックス１５２の表面の両方に形成され、ウェル形状に形成される。前記オーバーフロー防止部の形態は、ウェル形状に限定されないことは、当業者にとって自明である。
また、前記ブラックマトリックス１５２は、有機物質である樹脂又は金属薄膜からなることができ、このとき、前記ブラックマトリックス１５２が有機物質である場合、前記オーバーフロー防止部は、スリット露光により形成されることができ、また、前記ブラックマトリックス１５２が金属薄膜である場合、ドライエッチング又はウェットエッチングにより形成されることができる。
カラーフィルター１５３は、ブラックマトリックス１５２により分離された単位画素領域にわたって形成され、このようなカラーフィルター１５３は、Ｒ、Ｇ、Ｂ領域別に形成されて、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ色相を具現する。
このとき、前記カラーフィルター１５３は、顔料粒子が含まれたカラー感光剤を使用して形成されたり、又はインクジェット方式によりカラーインキを滴下して形成されることができる。したがって、上述したブラックマトリックス１５２のオーバーフロー防止部により、前記カラーインキ又はカラー感光剤のオーバーフローが防止される。
平坦化膜１５４は、カラーフィルター１５３を覆うように形成されて、カラーフィルター基板の表面を平坦化させる。このとき、前記平坦化膜１５４は、選択的に形成されなくても良い。
次に、薄膜トランジスタ基板１１０において、ＴＦＴは、ゲートライン（図示せず）と共に、透明な第２絶縁基板１１１上に形成されるゲート電極１１２、このゲート電極１１２とゲート絶縁膜１１３を隔てて重なる半導体層１１４、この半導体層１１４を隔ててデータライン（図示せず）と共に形成されるソース／ドレイン電極１１５、１１６を備える。このようなＴＦＴは、ゲートラインを介して提供されるスキャン信号に応答して、データラインを介して入力されるデータ信号である画素電圧を画素電極１１７に印加する。
画素電極１１７は、光透過率の高い透明導電性物質であって、保護膜１１８を隔ててＴＦＴのドレイン電極１１６と接触される。このとき、液晶配向のための配向膜１１９は、ポリイミドなどのような配向物質を塗布した後、ラビング工程を行うことにより形成される。
一方、図４ａ〜図４ｂは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板において、オーバーフロー防止部を有するブラックマトリックスを形成することを示す図である。
図４ａを参照すれば、本発明の実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板において、前記ブラックマトリックス１５２が有機物質である樹脂で形成される場合、スリット露光により形成されることを示している。
前記ブラックマトリックス１５２は、光を受けると硬化される性質があり、光を受けない部分は後続工程により除去される。このとき、図面符号Ｂで示すように、スリットを通過した光が少ない部分により、前記ブラックマトリックス１５２の表面上にウェル形状が形成される。すなわち、図４ｂを参照すれば、図面符号Ｃで示すようなウェル形状のパターンが形成される。
一方、図５ａ〜図５ｅは、それぞれ本発明の実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板を製造する工程を示す図である。
図５ａに示すように、本発明の実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造工程は、透明な絶縁基板１５１上の全面に不透明樹脂である有機物質からなるブラックマトリックス層１５２を形成する。すなわち、透明な第１絶縁基板１５１上に不透明金属又は不透明樹脂などの不透明物質を蒸着する。
次に、前記ブラックマトリックス層１５２の所定領域にオーバーフロー防止部が備えられたブラックマトリックス１５２を形成して、画素領域を画定するようになる。ここで、便宜上ブラックマトリックス層とオーバーフロー防止部が備えられたブラックマトリックスは、同じ図面符号１５２を使用して説明する。
図５ｂを参照すれば、スリット露光工程により前記有機物質をパターニングするようになるが、このとき、前記ブラックマトリックス１５２は、光を受けると硬化される性質があり、光を受けない部分は、後続工程により除去される。
このとき、図面符号Ｂで示すように、スリットを通過した光が少ない部分により、前記ブラックマトリックス１５２の表面上にウェル形状が形成される。したがって、図５ｃに示すように、図面符号Ｃで示すようなウェル形状のパターンが前記ブラックマトリックス１５２の表面の両方にそれぞれ形成される。
すなわち、前記オーバーフロー防止部は、前記カラーフィルター１５３の形成時に発生するオーバーフローを防止するように、前記ブラックマトリックスの表面の両方に形成され、例えば、ウェル形状に形成される。
万一、前記ブラックマトリックス層１５２がＣｒのような金属薄膜である場合、このとき、前記オーバーフロー防止部は、前記金属薄膜をエッチングして形成されることもできる。
次に、図５ｄに示すように、ＲＧＢ色相を具現し得るように、前記画素領域にカラーフィルター１５３を形成する。このとき、顔料粒子が含まれたカラー感光剤を使用したり、又はインクジェット方式によりカラーインキを滴下して前記カラーフィルター１５３を形成する。インクジェット方式を利用して前記カラーフィルター１５３を形成するとき、Ｒ、Ｇ及びＢカラーフィルター１５３が同時に形成されることができる。
結局、カラーインキ又はカラー感光剤によるオーバーフローが発生しても、前記オーバーフロー防止部により一画素領域のカラーインキ又はカラー感光剤の異なる画素領域のカラーインキ又はカラー感光剤と混ざるのを防止することができる。
次に、図５ｅに示すように、前記カラーフィルター１５３の表面を平坦化させるために、前記ブラックマトリックス１５２及び前記カラーフィルター１５３の上部に有機物質を全面蒸着することにより、平坦化膜１５４を形成することもできる。
このように形成されたカラーフィルターは、ＴＮモードの液晶表示パネルだけでなく、ＩＰＳモード及びＶＡ（垂直配向）モードの液晶表示パネルにも容易に適用されることができる。後続に、上述したように製造されたカラーフィルター基板１５０は、検査過程を経て薄膜トランジスタ基板１１０と共に液晶セル工程に投入される。
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。
Claims (20)
- 透明な絶縁基板上に形成されて画素領域を画定するブラックマトリックスと、
前記画素領域に形成されてＲＧＢ色相を具現するカラーフィルターと、
を含み、
前記ブラックマトリックスの表面の所定領域には、前記カラーフィルターの形成時に発生するオーバーフローを防止するオーバーフロー防止部が形成されたことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター基板。 - 前記カラーフィルターが、顔料粒子が含まれたカラーフォトレジストを使用して形成されたり、又はインクジェット方式によりカラーインキを滴下して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記オーバーフロー防止部が、前記画素領域付近のブラックマトリックスの表面の両方に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記オーバーフロー防止部が、ウェル形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記ブラックマトリックスが、有機物質である樹脂成分であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記オーバーフロー防止部が、スリット露光により形成されたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記ブラックマトリックスが、金属薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記オーバーフロー防止部が、前記金属薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 前記カラーフィルターの上部に形成されて、前記カラーフィルターの表面を平坦化する平坦化膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板。
- 透明な絶縁基板上の全面にブラックマトリックス層を形成するステップと、
前記ブラックマトリックス層の所定領域にオーバーフロー防止部が備えられたブラックマトリックスを形成することにより、画素領域を画定するステップと、
前記画素領域にカラーフィルターを形成するステップと
を含むことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。 - 前記オーバーフロー防止部が、前記カラーフィルターの形成時に発生するオーバーフローを防止するように、前記ブラックマトリックスの表面の所定領域に形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記オーバーフロー防止部が、前記画素領域付近のブラックマトリックスの表面の両方に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記オーバーフロー防止部が、ウェル形状に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記ブラックマトリックス層の形成ステップにおいて、前記ブラックマトリックス層が、有機物質層である樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記オーバーフロー防止部が、スリット露光により形成されたことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記ブラックマトリックス層の形成ステップにおいて、前記ブラックマトリックス層が、金属薄膜で形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記オーバーフロー防止部が、前記金属薄膜をエッチングして形成されたことを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記カラーフィルターの形成ステップが、顔料粒子が含まれたカラー感光剤を使用したり、又はインクジェット方式によりカラーインキを滴下してカラーフィルターを形成することを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記カラーフィルターの形成ステップにおいて、Ｒ、Ｇ及びＢカラーフィルターが、同時に製造されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
- 前記カラーフィルターの上部に前記カラーフィルターの表面を平坦化する平坦化膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法。
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