JP5017289B2 - 薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法 - Google Patents

薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、カラーフィルタアレイ基板の製造方法に係り、特に工程を単純化できると共に、オーバーコート層の表面を平坦化でき、フォトリソグラフィ工程を使用せずにパターニング工程を行える薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法に関する

通常、液晶表示素子は、電界を利用して液晶の光透過率を調節することによって、画像が表示される。このために、液晶表示素子は、液晶セルがマトリックス形態に配列された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを駆動するための駆動回路とを備える。液晶表示パネルには、液晶セルのそれぞれに電界を印加するための画素電極と基準電極、すなわち共通電極とが設けられる。通常、画素電極は、下部基板上に液晶セル別に形成される一方、共通電極は、上部基板の全面に一体化して形成される。画素電極それぞれは、スイッチング素子として使われる薄膜トランジスタ(以下、「TFT」という。)に接続される。画素電極は、TFTを通じて供給されるデータ信号により、共通電極と共に液晶セルが駆動される。

図1に示すように、従来の液晶表示パネルは、液晶8を挟んで合着されたカラーフィルタアレイ基板10と薄膜トランジスタアレイ基板20とを備える。

液晶8は、自身に印加された電界に応答して回転することによって、薄膜トランジスタアレイ基板20を経由して入射される光の透過量を調節する。

カラーフィルタアレイ基板10は、上部基板1の背面上に形成されるカラーフィルタ4、ブラックマトリックス2及び共通電極6を備える。カラーフィルタ4は、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを含んで特定波長帯域の光を透過させることによって、カラー表示を可能にする。隣接した色のカラーフィルタ4の間には、ブラックマトリックス2が形成されて、隣接したセルから入射される光を吸収することによって、コントラストの低下を防止する。

薄膜トランジスタアレイ基板20は、下部基板21の全面に、ゲート絶縁膜を挟んでデータライン18とゲートライン12とが互に交差されるように形成され、その交差部にTFT16が形成される。TFT16は、ゲートライン12に接続されたゲート電極、データライン18に接続されたソース電極、及び活性層とオーミック接触層とを備えるチャンネル部を挟んでソース電極と向き合うドレイン電極からなる。このTFT16は、画素電極14と電気的に接続される。このようなTFT16は、ゲートライン12からのゲート信号に応答して、データライン18からのデータ信号を選択的に画素電極14に供給する。

画素電極14は、データライン18及びゲートライン12により分割されたセル領域に位置し、光透過率の高い透明伝導性物質からなる。この画素電極14は、ドレイン電極を経由して供給されるデータ信号により、共通電極6と電位差を発生させる。この電位差により、下部基板21と上部基板1との間に位置する液晶8は、誘電異方性により回転する。これにより、光源から画素電極14を経由して供給される光が上部基板1側に透過される。

図1に示した液晶表示パネルの各画素は、赤色(R)を具現するサブ画素、緑色(G)を具現するサブ画素、青色(B)を具現するサブ画素からなる。この場合、R、G、Bサブ画素からなる画素は、バックライトから出射された光量が100%であるとき、カラーフィルタ4を通じて上部基板1に出射される光量が約27〜33%程度であるので、輝度が低下する。

このような問題点を解決するために、図2に示した液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板が提案された。

図2に示した液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板は、Rを具現するサブ画素、Gを具現するサブ画素、Bを具現するサブ画素、Wを具現するサブ画素を一つの画素に含んで構成されている。ここで、Wサブ画素は、バックライトユニットから出射される光量が100%であるとき、カラーフィルタ4を通じて上部基板1に出射される光量が85%以上と高い。これにより、R、G、B、Wサブ画素からなる各画素の光出射量の平均値が相対的に高くなり、輝度が向上する。

図3A〜図3Lは、図2に示した液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。

まず、上部基板1上にスパッタリング、スピンコーティングまたはスピンリースなどの塗布方法を通じて、図3Aに示したように不透明層54が形成される。不透明層54は、クロム(Cr)を含む不透明金属または不透明樹脂が利用される。次いで、露光領域S1と遮断領域S2とを定義する第1マスク50を利用したフォトリソグラフィ工程により、フォトレジストパターン52が不透明層54上に形成される。このフォトレジストパターン52を利用したエッチング工程で、不透明層54がパターニングされることによって、図3Bに示したように、上部基板1上にブラックマトリックス2が形成される。

図3Cに示したように、ブラックマトリックス2が形成された上部基板1上に、赤色樹脂58が全面塗布される。次いで、露光領域S1と遮断領域S2とを定義する第2マスク56を利用したフォトリソグラフィ工程により、赤色樹脂58がパターニングされることによって、図3Dに示したように赤色カラーフィルタ4Rが形成される。

図3Eに示したように、赤色カラーフィルタ4Rが形成された上部基板1上に、緑色樹脂60が全面塗布される。次いで、露光領域S1と遮断領域S2とを定義する第3マスク62を利用したフォトリソグラフィ工程により、緑色樹脂60がパターニングされることによって、図3Fに示したように緑色カラーフィルタ4Gが形成される。

図3Gに示したように、緑色カラーフィルタ4Gが形成された上部基板1上に、青色樹脂64が全面塗布される。次いで、露光領域S1と遮断領域S2とを定義する第4マスク66を利用したフォトリソグラフィ工程により、青色樹脂64がパターニングされることによって、図3Hに示したように青色カラーフィルタ4Bが形成される。

図3Iに示したように、青色カラーフィルタ4Bが形成された上部基板1上に、白色樹脂68が全面塗布される。白色樹脂68は、アクリル系の樹脂などを含む有機絶縁物質が利用される。次いで、露光領域S1と遮断領域S2とを定義する第5マスク70を利用したフォトリソグラフィ工程により、白色樹脂68がパターニングされることによって、図3Jに示したように白色カラーフィルタ4Wが形成される。

白色カラーフィルタ4Wが形成された上部基板1上に、有機絶縁物質が全面塗布されることによって、図3Kに示したように平坦化層22が形成される。

平坦化層22が形成された上部基板1上に、有機物76が全面塗布される。次いで、露光領域S1と遮断領域S2とを定義する第6マスク72を利用したフォトリソグラフィ工程により、フォトレジストパターン74が形成される。このフォトレジストパターン74により有機物76がパターニングされることによって、図3Lに示したようにスペーサ24が形成される。

このように、図2に示したカラーフィルタアレイ基板を形成するためには、6回のマスク工程が必要である。この場合、製造工程が複雑であり、コスト低減に限界があるので、製造工程を単純化して製造コストを低減できる方案が要求されている。

一方、図4に示した液晶表示装置は、リーブ34により液晶の配列方向が複数個に調整されて、マルチドメインを具現できる。すなわち、図4に示した垂直配向型の液晶表示パネルは、リーブ34により液晶に印加される電界が歪曲されて、リーブ34を基準として液晶は対称的な方向に配列されるので、視野角が広くなる。

図5Aないし図5Eは、図4に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。

図5Aに示すように、上部基板1上にブラックマトリックス2が形成される。

ブラックマトリックス2は、上部基板1上に不透明樹脂または不透明金属が塗布された後、マスクを利用したフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程でパターニングされて形成される。不透明樹脂としては、例えばカーボンブラックなどが利用され、不透明金属としては、例えばCrまたはCr酸化物(CrOx/Cr/CrOx、CrOx/Cr/CrSix)が利用される。

図5Bに示すように、ブラックマトリックス2が形成された上部基板1上に、カラーフィルタ4が形成される。

カラーフィルタ4は、ブラックマトリックス2が形成された上部基板1上に、赤色、緑色、及び青色のカラー樹脂それぞれが全面塗布された後、マスクを利用したフォトリソグラフィ工程によりパターニングされて形成される。

図5Cに示すように、カラーフィルタ4が形成された上部基板1上に、オーバーコート層22が形成される。

オーバーコート層22は、カラーフィルタ4が形成された上部基板1上に、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂などの透明絶縁層が全面塗布されることによって形成される。

図5Dに示すように、オーバーコート層22が形成された上部基板1上に、共通電極6が形成される。

共通電極6は、オーバーコート層22が形成された上部基板1上に、ITO(インジウム−錫酸化物)、IZO(インジウム−亜鉛酸化物)等の透明導電膜が全面蒸着されることによって形成される。

図5Eに示すように、共通電極6が形成された上部基板1上に、リーブ34が形成される。

リーブ34は、共通電極6が形成された上部基板1上に、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂などの高分子樹脂が全面塗布された後、フォトリソグラフィ工程でパターニングされることによって形成される。

このように、従来の垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法において、複数の薄膜パターンが、フォトリソグラフィ工程により形成される。このフォトリソグラフィ工程は、フォトレジストの塗布、マスク整列、露光及び現象を含む一連の写真工程である。このフォトリソグラフィ工程は、工程にかかる時間が長く、フォトレジストとフォトレジストパターンとを現象するための現象液の浪費が大きく、露光装備などの高価な装備が必要であるという問題点がある。また、リーブ34の形成工程とオーバーコート層22の形成工程とが個別的に進められて、製造工程時間が長くなり、コストが増加するという問題点がある。

特開平11−295717号公報 特開平04−324803号公報

本発明は、関連技術の限界及び短所による一つ以上の問題点を実質的に明確にするカラーフィルタアレイ基板の製造方法に関する。

本発明の目的は、製造工程を単純化したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を提供するところにある。

本発明の他の目的は、平坦面を有したオーバーコート層を備えたカラーフィルタアレイ基板の製造方法を提供するところにある。

本発明のさらに他の目的は、フォトリソグラフィ工程を使用せずにパターニング工程を行えると共に、製造工程の単純化を可能にした薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を提供するところにある。

本発明の目的を達成するために、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、基板上にブラックマトリックスを形成するステップ、ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを形成するステップ、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成された基板上に、白色カラーフィルタを含むオーバーコート層を形成するステップ、オーバーコート層に平板ソフトモールドを整列するステップ、及び平板ソフトモールドを利用してオーバーコート層を平坦化するステップを含む。

本発明の他の目的を達成するために、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、基板上にブラックマトリックスを形成するステップ、ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを形成するステップ、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップ、透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有するソフトモールドを整列するステップ、及びソフトモールドを利用して白色カラーフィルタ、オーバーコート層及びスペーサのうち、少なくとも二つを同時に形成するステップを含む。

本発明のさらに他の目的を達成するために、本発明による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、基板上に画素領域を限定するブラックマトリックスを形成するステップ、画素領域にカラーフィルタを形成するステップ、カラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップ、透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有するソフトモールドを整列するステップ、及び液晶の配列方向が複数の方向に調整されるように、ソフトモールドで透明樹脂を成形してオーバーコート層を形成し、同時に画素領域ごとにリーブを形成するステップを含む。

本発明のさらに他の目的を達成するために、本発明による薄膜パターニング装置は、光漏れの防止のためのブラックマトリックス、カラー具現のためのカラーフィルタ、カラーフィルタによる段差を補償するためのオーバーコート層、及びオーバーコート層と同一物質で同時に形成され、液晶の配列方向を調整するためのリーブを有するカラーフィルタアレイ基板を製造するための薄膜パターニング装置において、オーバーコート層と対応する領域に形成される突出部、及びオーバーコート層から突出されるリーブと対応する領域に形成される溝を有するソフトモールドを含む。

本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用して、白色カラーフィルタをスペーサ及びオーバーコート層のうち少なくともいずれか一つと同時に形成する。これにより、高価の露光装備が必要なくなり、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるので、製造収率が向上する。また、本発明によるカラーフィルタアレイ基板及びその製造方法は、白色画素領域と他の画素領域との段差が除去されて、むら等の画質低下を防止できる。

また、本発明による薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドを利用して、液晶の配列方向を調整するリーブとオーバーコート層とを同時に形成する。これにより、製造工程が単純化されて製造収率が向上する。

従来の液晶表示パネルを示す斜視図である。 従来の白色カラーフィルタを含むカラーフィルタアレイ基板を詳細に示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図2に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 従来の垂直配向型の液晶表示パネルを示す斜視図である。 図4に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図4に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図4に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図4に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図4に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 本発明の第1実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す平面図である。 図6に示したカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第2実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図9に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図9に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図9に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図9に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第3実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図11に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図11に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図11に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図11に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第4実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第5実施形態による垂直配向型の液晶表示パネルを示す平面図である。 図15でI−I´線に沿ってカットした垂直配向型の液晶表示パネルを示す断面図である。 図15及び16に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図15及び16に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図15及び16に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図15及び16に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図15及び16に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。

以下、図6〜図17Eを参照して、本発明の望ましい実施形態について説明する。

図6及び図7は、本発明の第1実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す平面図及び断面図である。

図6及び図7に示すように、本発明の第1実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、上部基板101上に形成されるブラックマトリックス102、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104R、104G、104B、白色カラーフィルタ104Wを含むオーバーコート層122、及びオーバーコート層122上に形成されたスペーサ124を備える。

ブラックマトリックス102は、上部基板101上にマトリックス形態に形成されて、カラーフィルタ104が形成される複数のセル領域に分けると共に、隣接セル間の光干渉を防止する役割を担う。このようなブラックマトリックス102は、薄膜トランジスタアレイ基板の画素電極を除いた領域、すなわちゲートライン、データライン及び薄膜トランジスタと重なるように形成される。

カラーフィルタ104は、ブラックマトリックス102により分離されたセル領域に形成される。このカラーフィルタ104は、赤色(R)を具現する赤色カラーフィルタ104R、緑色(G)を具現する緑色カラーフィルタ104G、青色(B)を具現する青色カラーフィルタ104B、及び白色(W)を具現する白色カラーフィルタ104Wが別々に形成されて、R、G、B、W色相を具現する。

オーバーコート層122は、白色カラーフィルタ104Wを含むように形成される。すなわち、オーバーコート層122は、白色カラーフィルタ104Wと同一物質で同じ高さを有するように形成される。

スペーサ124は、カラーフィルタアレイ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に、セルギャップを維持する役割を担う。

図8A〜図8Mは、図7に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。

まず、図8Aに示したように、上部基板101上にCrを含む不透明金属または不透明樹脂などが全面塗布されることによって、不透明層154が形成される。この不透明層154上に、ノズル噴射、スピンリースコーティングまたはスピンコーティングなどの塗布工程により、第1エッチレジスト溶液156が形成される。ここで、エッチレジスト溶液156は、耐熱性及び耐薬品性を有する材料、例えばエタノール溶液にノボラック樹脂が約5〜30wt%添加された溶液が利用される。

次いで、エッチレジスト溶液156の上部に、溝152aと突出部152bとを有する第1ソフトモールド150が整列される。第1ソフトモールドの溝152aは、ブラックマトリックスが形成される領域と対応する。このような第1ソフトモールド150は、弾性の大きいゴム材料、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリウレタン、クロスリンクノボラック樹脂などが利用される。

このような第1ソフトモールド150は、自身の自重程度の重さに第1ソフトモールド150の突出部152bの表面と不透明層154とが接触されるように、エッチレジスト溶液156に所定時間、例えば約10分〜2時間加圧される。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、またはエッチレジスト溶液156に紫外線が照射されれば、エッチレジスト溶液156は、ソフト硬化される。これにより、第1ソフトモールド150と基板101との間の圧力により発生する毛細管力、及び第1ソフトモールド150とエッチレジスト溶液156との間の反発力により、エッチレジスト溶液156が第1ソフトモールドの溝152a内に移動する。その結果、図8Bに示したように、第1ソフトモールドの溝152aが反転転写されたパターン形態の第1エッチレジストパターン148が形成される。

次いで、図8Cに示したように、第1ソフトモールド150と基板101とが分離された後、第1エッチレジストパターン148をマスクとして利用したエッチング工程で、不透明層154がパターニングされることによって、ブラックマトリックス102が形成される。

但し、ブラックマトリックス102上に残存するエッチレジストパターン148は、親環境的なアルコール系のストリップ液を利用したストリップ工程により除去される。

次いで、図8Dに示したように、ブラックマトリックス102が形成された上部基板101上に、赤色樹脂158が全面塗布される。この赤色樹脂158には、親水性の重合物が含まれている。親水性の重合物としては、例えば、親水性の強い液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。

そして、赤色樹脂158の上部に、溝162aと突出部162bとを有する第2ソフトモールド160が整列される。第2ソフトモールドの溝162aは、赤色カラーフィルタが形成される領域と対応する。このような第2ソフトモールド160は、親水性の赤色樹脂158との汚染を防止するために、疏水性の弾性の大きいゴム材料で形成される。第2ソフトモールド160としては、例えば、PDMS、ポリウレタン、クロスリンクノボラック樹脂などが利用される。

このような第2ソフトモールド160は、自身の自重程度の重さに第2ソフトモールド160の突出部162bの表面と、基板101及び/またはブラックマトリックス102とが接触されるように、赤色樹脂158に所定時間、例えば、約10分〜2時間加圧される。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または赤色樹脂158に紫外線が照射されることによって、赤色樹脂158は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、赤色樹脂158に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、赤色樹脂158に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。

これにより、第2ソフトモールド160と基板101との間の圧力により発生する毛細管力、及び第2ソフトモールド160と赤色樹脂158との間の反発力により、赤色樹脂158は、第2ソフトモールドの溝162a内に移動する。その結果、図8Eに示したように、第2ソフトモールドの溝162aが反転転写されたパターン形態の赤色カラーフィルタ104Rが形成される。

図8Fに示したように、赤色カラーフィルタ104Rが形成された上部基板101上に、緑色樹脂164が全面塗布される。この緑色樹脂164には、前述した親水性の重合物が含まれている。次いで、緑色樹脂164の上部に、溝168aと突出部168bとを有する第3ソフトモールド166が整列される。第3ソフトモールドの溝168aは、緑色カラーフィルタが形成される領域と対応する。このような第3ソフトモールド166は、前述したように、疏水性の弾性の大きいゴム材料で形成される。このような第3ソフトモールド166は、自身の自重程度の重さに第3ソフトモールド166の突出部168bの表面と、基板101、赤色カラーフィルタ104R及びブラックマトリックス102のうち少なくともいずれか一つと接触されるように、緑色樹脂164に所定時間、例えば、約10分〜2時間加圧される。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または緑色樹脂164に紫外線が照射されることによって、緑色樹脂164はソフト硬化される。紫外線の光量は、緑色樹脂164に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、緑色樹脂164に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、緑色樹脂164は、第3ソフトモールドの溝168a内に移動する。その結果、図8Gに示したように、第3ソフトモールドの溝168aが反転転写されたパターン形態の緑色カラーフィルタ104Gが形成される。

図8Hに示したように、緑色カラーフィルタ104Gが形成された上部基板101上に、青色樹脂146が全面塗布される。この青色樹脂146には、前述した親水性の重合物が含まれている。次いで、青色樹脂146の上部に、溝172aと突出部172bとを有する第4ソフトモールド170が整列される。第4ソフトモールドの溝172aは、青色カラーフィルタが形成される領域と対応する。このような第4ソフトモールド170は、前述したように、疏水性の弾性の大きいゴム材料で形成される。このような第4ソフトモールド170は、自身の自重程度の重さに第4ソフトモールド170の突出部172bの表面と、基板101、赤色カラーフィルタ104R及びブラックマトリックス102のうち少なくともいずれか一つと接触されるように、青色樹脂146に所定時間、例えば、約10分〜2時間加圧される。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または青色樹脂146に紫外線が照射されることによって、青色樹脂146は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、青色樹脂146に含まれたベース物質及び光開始剤のうち少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、青色樹脂146に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、青色樹脂146は、第4ソフトモールドの溝172a内に移動する。その結果、図8Iに示したように、第4ソフトモールドの溝172aが反転転写されたパターン形態の青色カラーフィルタ104Bが形成される。

次いで、図8Jに示したように、青色カラーフィルタ104Bが形成された基板上に、有機絶縁物質が全面印刷されることによって、白色カラーフィルタ104W、及びその白色カラーフィルタ104Wを含むオーバーコート層122が形成される。

図8Kに示したように、白色カラーフィルタ104W及びオーバーコート層122が形成された上部基板101上に、有機絶縁物質174が全面塗布される。この有機絶縁物質174上にノズル噴射、スピンリースコーティングまたはスピンコーティングなどの塗布工程により、第2エッチレジスト溶液144が形成される。次いで、第2エッチレジスト溶液144の上部に、溝178aと突出部178bとを有する第5ソフトモールド176が整列される。第5ソフトモールドの溝178aは、スペーサが形成される領域と対応する。このような第5ソフトモールド176は、自身の自重程度の重さに、第5ソフトモールド176の突出部178bの表面とオーバーコート層122とが接触されるように、第2エッチレジスト溶液144に加圧される。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または第2エッチレジスト溶液144に紫外線が照射されることによって、第2エッチレジスト溶液144はソフト硬化される。これにより、第2エッチレジスト溶液144が第5ソフトモールドの溝178a内に移動する。その結果、図8Lに示したように、第5ソフトモールドの溝178aが反転転写されたパターン形態の第2エッチレジストパターン142が形成される。

次いで、第5ソフトモールド176と基板101とが分離された後、第2エッチレジストパターン142をマスクとして利用したエッチング工程で、有機絶縁物質174がパターニングされることによって、図8Mに示したように、スペーサ124が形成される。

但し、スペーサ124上に残存する第2エッチレジストパターン142は、親環境的なアルコール系のストリップ液を利用したストリップ工程により除去される。

このように、本発明の第1実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングできる。これにより、高価の露光装備が必要なくなり、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるので、製造収率が向上する。

一方、本発明の第1実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図7に示したように、白色カラーフィルタ104Wとオーバーコート層122との間に所定幅の段差dが形成される。この段差により、白色カラーフィルタ104Wと対応する領域のセルギャップと、オーバーコート層122と対応する領域のセルギャップとを相異なるものとしている。これにより、画素電極と共通電極との間の電界が位置毎に異なって液晶に印加されて、液晶の回転角度が位置毎に異なるため、むら等の画質低下が現れる。

図9は、本発明の第2実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。

図9に示すように、本発明の第2実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図7に示したカラーフィルタアレイ基板と比較して、オーバーコート層が上部基板の全面にわたって平坦化されるように形成される点を除いては、同一な構成要素を備える。これにより、同一な構成要素についての詳細な説明は省略する。

オーバーコート層122は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104R、104G、104Bが形成された基板が平坦化されるように形成される。このオーバーコート層122は、白色カラーフィルタ104Wを含むように形成される。白色カラーフィルタ104Wを含むように形成されたオーバーコート層122は、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドと接触時、反発力を有し、かつ着色度が20以下である透明度が良好な物質、例えばポリエチレングリコール(PEG)などが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンアクリルコモノマーが利用される。

このように、本発明の第2実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、白色カラーフィルタ104Wを含むと共に、表面が平坦なオーバーコート層122を備える。このオーバーコート層122により、セルギャップが液晶パネルの全体にわたって同一であるので、むら等の画質低下を防止できる。

図10A〜図10Dは、図9に示した白色カラーフィルタを含むオーバーコート層の製造方法を示す断面図である。

図10Aに示したように、上部基板101上に、ブラックマトリックス102、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104R、104G、104Bが順次に形成される。次いで、図10Bに示したように、この上部基板101上に、親水性の強い高分子182が全面印刷される。次いで、図10Cに示したように、この親水性の強い高分子182が形成された上部基板101上に、平板ソフトモールド180が整列される。このような平板ソフトモールド180は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い高分子182を加圧する。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い高分子182に紫外線が照射されることによって、親水性の強い高分子182は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い高分子182に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い高分子182に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、図10Dに示したように、親水性の強い高分子182の段差部が平坦化されるとともに、表面に平坦なオーバーコート層122が形成される。次いで、平板ソフトモールド180と基板101とが分離された後、基板101は、約200℃以上で硬化される。

このように、本発明の第2実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングし、オーバーコート層と白色カラーフィルタとを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。また、本発明の第2実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、平板ソフトモールドを利用してオーバーコート層を平坦に形成することによって、むら等の画質低下を防止できる。

図11は、本発明の第3実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。

図11に示すように、本発明の第3実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図9に示したカラーフィルタアレイ基板と比較して、オーバーコート層とスペーサとが一体化して形成される点を除いては、同一な構成要素を備える。これにより、同一な構成要素についての詳細な説明は省略する。

オーバーコート層122は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104R、104G、104Bが形成された基板が平坦化されるように形成される。このオーバーコート層122は、白色カラーフィルタ104Wを含むように形成される。白色カラーフィルタ104Wを含むように形成されたオーバーコート層122は、疎水性の強いソフトモールドとの接触時において発生する汚染を防止するために、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドとの接触時に、反発力を有し、かつ着色度が20以下である透明度が良好な物質、例えば、PEGなどが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンアクリルコモノマーが利用される。

スペーサ124は、カラーフィルタアレイ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に、セルギャップを維持する役割を行う。このようなスペーサ124は、オーバーコート層122と同一物質でブラックマトリックス102と重なるように形成される。

このように、本発明の第3実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、白色カラーフィルタを含むと共に、表面が平坦なオーバーコート層、及びそのオーバーコート層と同一物質で形成されたスペーサを備える。このオーバーコート層により、セルギャップが液晶パネルの全体にわたって同一であるので、むら等の画質低下を防止できる。

図12A〜図12Dは、図11に示した白色カラーフィルタを含むオーバーコート層の製造方法を示す断面図である。

図12Aに示したように、上部基板101上に、ブラックマトリックス102、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104R、104G、104Bが順次に形成される。次いで、図12Bに示したように、この上部基板101上に、親水性の強い高分子182が全面印刷される。次いで、図12Cに示したように、この親水性の強い高分子182が形成された上部基板101上に、溝186aと突出部186bとを有するソフトモールド184が整列される。ソフトモールドの溝186aは、スペーサが形成される領域と対応する。このようなソフトモールド184は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い高分子182を加圧する。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い高分子182に紫外線が照射されることによって、親水性の強い高分子182は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い高分子182に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い高分子182に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、親水性の強い高分子182は、ソフトモールドの溝186a内に移動する。その結果、図12Dに示したように、ソフトモールドの溝186aが反転転写されたパターン形態のスペーサ124、及びソフトモールドの突出部186bが接触された部分に対応して白色カラーフィルタ104Wを含むオーバーコート層122が形成される。次いで、ソフトモールド184と基板101とが分離された後、基板101は、約200℃以上で硬化される。

このように、本発明の第3実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングし、オーバーコート層、白色カラーフィルタ及びスペーサを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。

図13は、本発明の第4実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。

図13に示すように、本発明の第4実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図11に示したカラーフィルタアレイ基板と比較して、白色画素領域を露出させる開口部を有するオーバーコート層、同一物質で形成される白色カラーフィルタ及びスペーサを備える点を除いては、同一な構成要素を備える。

オーバーコート層122は、白色カラーフィルタ104Wが形成された領域を除いた残りの領域に形成される。このオーバーコート層122は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタの間の段差を補償する役割を担う。上部基板101の全面からオーバーコート層122までの高さは、白色カラーフィルタ104Wの高さと類似して、カラーフィルタアレイ基板の表面が平坦化される。

スペーサ124は、カラーフィルタアレイ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に、セルギャップを維持する役割を担う。このようなスペーサ124は、ブラックマトリックス102と重なり、白色カラーフィルタ104Wと同一物質で同時に形成される。

オーバーコート層122、スペーサ124及び白色カラーフィルタ104Wのうち少なくともいずれか一つは、疏水性の強いソフトモールドとの接触時において発生する汚染を防止するために、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば、液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドとの接触時に、反発力を有しつつ、着色度が20以下である透明度が良好な物質、例えば、PEGなどが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンコモノマーが利用される。

このように、本発明の第4実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、基板の全面からオーバーコート層までの高さと類似している高さを有する白色カラーフィルタ、及びその白色カラーフィルタと同一物質で形成されたスペーサを備える。この白色カラーフィルタ及びオーバーコート層により、セルギャップが液晶パネルの全体にわたって同一であるので、むら等の画質低下を防止できる。

図14A〜図14Fは、図13に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。

図14Aに示したように、上部基板101上に、ブラックマトリックス102、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104R、104G、104Bが順次形成される。次いで、図14Bに示したように、この上部基板101上に、親水性の強い第1高分子198が全面印刷される。次いで、図14Cに示したように、この親水性の強い第1高分子198が形成された上部基板101上に、溝190aと突出部190bとを有するソフトモールド188が整列される。ソフトモールド188の溝190aは、オーバーコート層が形成される領域と対応する。このようなソフトモールド188は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い第1高分子198を加圧する。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い第1高分子198に紫外線が照射されることによって、親水性の強い第1高分子198は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い第1高分子198に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い第1高分子198に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、親水性の強い第1高分子198は、ソフトモールドの溝190a内に移動する。その結果、図14Dに示したように、ソフトモールドの溝190aが反転転写されたパターン形態のオーバーコート層122が形成される。次いで、ソフトモールド188と基板101とが分離された後、基板101は、約200℃以上で硬化される。

次いで、図14Eに示したように、オーバーコート層122が形成された上部基板101上に、親水性の強い第2高分子192が全面印刷される。この親水性の強い第2高分子192が形成された上部基板101上に、溝196aと突出部196bとを有するソフトモールド194が整列される。ソフトモールド194の溝196aは、スペーサが形成される領域と対応する。このようなソフトモールド194は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い第2高分子192を加圧する。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い第2高分子192に紫外線が照射されることにより、親水性の強い第2高分子192は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い第2高分子192に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い第2高分子192に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、親水性の強い第2高分子192は、ソフトモールドの溝196a内に移動する。その結果、図14Fに示したように、ソフトモールドの溝196aが反転転写されたパターン形態のスペーサ124、及びオーバーコート層122の開口部130内に白色カラーフィルタ104Wが形成される。次いで、ソフトモールド194と基板101とが分離された後、基板101は、約200℃以上で硬化される。

このように、本発明の第4実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングし、白色カラーフィルタ及びスペーサを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。

また、本発明による液晶表示パネルは、下部基板上に共通電極と画素電極とが形成されて、水平電界をなすIPSモードに適用されるだけでなく、上部基板上に共通電極が形成されて、下部基板上に形成された画素電極と垂直電界をなすTNモードにも適用できる。

一方、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、真空状態でソフトモールドを利用して、白色カラーフィルタ、スペーサ及びオーバーコート層を形成できる。この場合、白色カラーフィルタ、スペーサ、及びオーバーコート層の材質である親水性の強い高分子とソフトモールドとの接触時、バブルの発生を防止できる。

以下、本発明の第5実施形態による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板とその製造方法、及び薄膜パターニング装置について、図15〜図17Eを結びつけて詳細に説明する。

図15は、本発明の第5実施形態による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す平面図であり、図16は、図15におけるI−I´線に沿ってカットした垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。

図15及び図16に示すように、本発明によるカラーフィルタアレイ基板は、上部基板101上に形成されるブラックマトリックス102、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ104、カラーフィルタ104上に一体化するように形成されるオーバーコート層122、リーブ134、及びリーブ134を覆うように形成された共通電極106を備える。

ブラックマトリックス102は、上部基板101上にマトリックス形態に形成されて、カラーフィルタ104が形成される複数のセル領域に分けると共に、隣接セル間の光干渉を防止する役割を担う。このようなブラックマトリックス102は、薄膜トランジスタアレイ基板の画素電極を除いた領域、すなわちゲートライン、データライン及び薄膜トランジスタと重なるように形成される。このブラックマトリックス102は、不透明樹脂、例えばカーボンブラックなどが利用されるか、または不透明金属、例えば、CrまたはCr酸化物(CrOx/Cr/CrOx、CrOx/Cr/CrSix)で形成される。

カラーフィルタ104は、ブラックマトリックス102により分離されたセル領域に形成される。このカラーフィルタ104は、赤色、緑色、及び青色を具現する。

オーバーコート層122は、カラーフィルタ104とブラックマトリックス102との段差を補償するために、カラーフィルタ104が形成された上部基板101上に形成される。このオーバーコート層122は、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドとの接触時に、反発力を有し、かつ着色度が20以下である透明度が良好な物質、例えば、PEGなどが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンアクリルコモノマーが利用される。

リーブ134は、オーバーコート層122と同一物質でオーバーコート層122と同時に形成される。このリーブ134は、液晶に印加される電界を歪曲させて、リーブを基準として対称的な方向に液晶を配列させる。

共通電極106は、オーバーコート層122及びリーブ134が形成された上部基板101上に全面形成される。この共通電極106には、液晶駆動のための基準電圧が印加される。

このように、本発明による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板は、オーバーコート層122とリーブ134とが同一物質で同時に形成される。これにより、製造工程を単純化すると共に、製造コストを低減できる。

図17A〜図17Eは、図16に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。

まず、図17Aに示したように、上部基板101上に、不透明樹脂または不透明金属が全面塗布された後でパターニングされることによって、ブラックマトリックス102が形成される。このブラックマトリックス102が形成された上部基板101上に、赤色、緑色、及び青色の樹脂がそれぞれ塗布された後でパターニングされることによって、カラーフィルタ104が形成される。

次いで、図17Bに示したように、カラーフィルタ104が形成された上部基板101上に、親水性の強い高分子182がスピンコーティングまたはスリットコーティング方式で全面印刷される。

次いで、図17Cに示したように、この親水性の強い高分子182が形成された上部基板101上に、溝186aと突出部186bとを有するソフトモールド184が整列される。ソフトモールドの溝186aは、リーブが形成される領域と対応する。このソフトモールド184は、弾性の大きいゴム材料、例えば、PDMS、ポリウレタン、クロスリンクノボラック樹脂などが利用される。このようなソフトモールド184は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い高分子182を加圧する。この際、基板101が約130℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い高分子182に紫外線が照射されることによって、親水性の強い高分子182は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い高分子182に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い高分子182に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は2000〜2500mJ/cmであり、アクリル系である場合、紫外線の光量は500〜1000mJ/cmである。これにより、ソフトモールド184と基板101との間の圧力により発生する毛細管力、及びソフトモールド34と親水性の強い高分子182との間の反発力により、親水性の強い高分子182がソフトモールドの溝186a内に移動する。その結果、図17Dに示したように、ソフトモールドの溝186aが反転転写されたパターン形態のリーブ134、及びソフトモールドの突出部186bが接触された部分に対応してオーバーコート層122が形成される。次いで、ソフトモールド184と基板101とが分離された後、基板101は、約150℃以上で硬化される。

次いで、図17Eに示したように、リーブ134とオーバーコート層122とが同時に形成された基板101上に、透明導電膜、例えば、ITO、IZOなどが全面蒸着されることによって、共通電極106が形成される。

このように、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドを利用して、オーバーコート層122とリーブ134とを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。

一方、リーブ134及びオーバーコート層122は、ソフトモールド184を利用して真空状態で形成できる。この場合、リーブ134及びオーバーコート層122を構成する親水性の強い高分子とソフトモールド184との接触時におけるバブルの発生を防止できる。

前述したように、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用して、白色カラーフィルタをスペーサ及びオーバーコート層のうち、少なくともいずれか一つと同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。また、本発明によるカラーフィルタアレイ基板及びその製造方法は、白色画素領域と他の画素領域との段差が除去されて、むら等の画質低下を防止できる。

また、本発明による薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドを利用して、液晶の配列方向を調整するリーブとオーバーコート層とを同時に形成する。これにより、製造工程が単純化されて、製造収率が向上する。

以上説明した内容を通じて、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であるということが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により決まらねばならない。

本発明は、カラーフィルタアレイ基板の製造に関連の技術分野に適用可能である。

1,21,101 基板
2,102 ブラックマトリックス
4,104 カラーフィルタ
6,106 共通電極
8 液晶
10 カラーフィルタアレイ基板
12 ゲートライン
14 画素電極
16 薄膜トランジスタ
18 データライン
20 薄膜トランジスタアレイ基板
22,122 オーバーコート層
24,124 リーブ
184 ソフトモールド

Claims (10)

  1. 基板上にブラックマトリックスを第1ソフトモールドを利用して形成するステップと、
    前記ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを形成するステップと、
    前記赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップと、
    前記透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有する第2ソフトモールドを整列するステップと、
    前記第2ソフトモールドを利用して、白色カラーフィルタ、オーバーコート層及びスペーサを同時に形成するステップと、を含むカラーフィルタアレイ基板の製造方法であって、
    前記ブラックマトリックスを形成するステップは、
    前記基板上に不透明層とエッチレジストとを形成するステップと、
    前記エッチレジスト内に、前記ブラックマトリックスと対応する溝を有する前記第1ソフトモールドを加圧して、エッチレジストパターンを形成するステップと、
    マスクとして前記エッチレジストパターンを利用した前記不透明層をエッチングするステップとを含むことを特徴とするカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  2. 前記第2ソフトモールドを利用して、白色カラーフィルタ、オーバーコート層及びスペーサを同時に形成するステップは、
    前記透明樹脂内に、前記スペーサと対応する溝を有する第2ソフトモールドを加圧するステップと、
    前記溝内に前記透明樹脂が移動してスペーサを形成すると共に、ソフトモールドの表面と前記透明樹脂とが接触されて、平坦であり、かつ白色カラーフィルタを含むオーバーコート層を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  3. 前記透明樹脂上に、前記スペーサと対応する溝を有する第2ソフトモールドを加圧するステップは、
    前記第2ソフトモールドの自重の重さに前記透明樹脂を加圧するステップと、
    0分〜2時間30℃の温度でベーキングするか、または前記透明樹脂上に紫外線を照射して前記樹脂を硬化させるステップと、を含むことを特徴とする請求項2に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  4. 前記透明樹脂は、液状の高分子前駆体及び液状化された高分子のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  5. 前記第2ソフトモールドは、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン及びクロスリンクノボラック樹脂のうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  6. 基板上に画素領域を限定するブラックマトリックスを第1ソフトモールドを利用して形成するステップと、
    前記画素領域にカラーフィルタを形成するステップと、
    前記カラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップと、
    前記透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有する第2ソフトモールドを整列するステップと、
    液晶の配列方向が複数の方向に調整されるように、前記第2ソフトモールドで前記透明樹脂を成形してオーバーコート層を形成し、同時に前記画素領域ごとにリーブを形成するステップと、を含むカラーフィルタアレイ基板の製造方法であって、
    前記ブラックマトリックスを形成するステップは、
    前記基板上に不透明層とエッチレジストとを形成するステップと、
    前記エッチレジスト内に、前記ブラックマトリックスと対応する溝を有する前記第1ソフトモールドを加圧して、エッチレジストパターンを形成するステップと、
    マスクとして前記エッチレジストパターンを利用した前記不透明層をエッチングするステップとを含むことを特徴とするカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  7. 前記オーバーコート層と前記リーブとを同時に形成するステップは、
    前記リーブと対応する溝を有する第2ソフトモールドで前記透明樹脂を加圧するステップと、
    前記溝内に前記透明樹脂が移動してリーブを形成し、同時に前記第2ソフトモールドの表面と前記透明樹脂とが接触されて、表面が平坦になるオーバーコート層を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項6に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  8. 前記透明樹脂上に、前記スペーサと対応する溝を有する第2ソフトモールドを加圧するステップは、
    前記第2ソフトモールドの自重の重さに前記透明樹脂を加圧するステップと、
    0分〜2時間30℃の温度でベーキングするか、または前記透明樹脂上に紫外線を照射して前記樹脂を硬化させるステップと、を含むことを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  9. 前記透明樹脂は、液状の高分子前駆体及び液状化された高分子のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項6に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  10. 前記ソフトモールドは、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン及びクロスリンクノボラック樹脂のうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項6に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
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