KR100280875B1

KR100280875B1 - 칼라필터기판과 그 제조방법

Info

Publication number: KR100280875B1
Application number: KR1019970055023A
Authority: KR
Inventors: 이상호
Original assignee: 구본준; 엘지.필립스 엘시디주식회사; 론 위라하디락사
Priority date: 1997-10-25
Filing date: 1997-10-25
Publication date: 2001-02-01
Also published as: KR19990033615A

Abstract

본 발명은 액정 셀들 각각에 대한 전계 특성을 균일하게 할 수 있고 제조공정을 간소화 할 수 있는 칼라필터기판에 관한 것이다.

칼라필터기판은 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 형성된 일정한 크기의 칼라필터들과, 칼라필터들의 가장자리를 따라 형성된 광 차단용 매트릭스 띠와, 광 차단용 매트릭스 띠에 의해 노출되어진 칼라 필터들의 상부에 광 차단용 매트릭스 띠와 함께 균일한 표면을 이루도록 매립되어진 투명한 도전성 폴리머들을 구비한다.

Description

칼라필터기판과 그 제조방법

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display ; 이하 “LCD”라 함)에 관한 것으로, 특히 평탄화된 투명전극을 가지는 칼라필터기판에 관한 것이다.

LCD는 비디오신호(Video Signal)에 따라 액정의 광 투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 화상을 표시한다. 하나의 화면을 표시하기 위하여, LCD는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과 그 액정패널을 구동하기 위한 패널 구동 회로부로 구성된다. 이러한 LCD은 두께가 얇고 가볍기 때문에 휴대용 소형 텔레비젼(Portable Small Size Television) 및 노오트북 컴퓨터(Notebook Computer) 등과 같은 휴대용 장비에 폭 넓게 사용되고 있다.

상기한 액정패널은 매트릭스 형태로 배열되어진 박막 트랜지스터들(Thin Film Transistors)을 가지는 하부기판과, 매트릭스 형태로 배열되어진 칼라필터들을 가지는 상부기판을 구비한다. 또한, 액정패널은 상부 및 하부 기판들 사이에 주입되는 액정물질을 가지게 된다. 이 액정물질의 양면에는 전계를 대전시키기 위한 투명전극들이 설치되게 된다. 이에 따라, 액정물질과 대면되어질 상부기판의 표면과 하부기판의 표면에는 투명전극이 각각 형성되어야만 한다.

실제로, 칼라필터를 가지는 상부기판은 제1도에서와 같이 투명유리기판(10)의 표면에 형성된 블랙 매트릭스 띠(Black Matrix Stripe, 12)를 구비한다. 이 블랙 매트릭스 띠는 투명유리기판(10)의 표면을 다수의 셀 영역들로 분할함으로써 임의의 셀 영역을 투과하게 될 광이 인접한 셀 영역으로 누설되지 않게 한다. 블랙 매트릭스 띠(12)에 의해 분할되어진 다수의 셀 영역들에는 적색 필터(Red Filter, 이하 “R 필터”이라 함)들(14A), 녹색 필터(Green Filter, 이하 “G 필터”라 함)들(14B), 및 청색 필터(Blue Filter, 이하 “B 필터”라 함)(14C)가 교번적으로 나타나는 형태로 형성되게 된다. 이들 필터들(14)과 블랙 매트릭스 띠(12)는 높이가 달라 불균일한 표면을 형성할 수밖에 없다. 또한, 상부기판은 R, G, B 필터들(14)과 블랙 매트릭스 띠(12)의 전 표면에 걸쳐 형성되어진 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, 이하 “ITO”라 함) 전극(16)을 구비한다. 이 ITO 전극(16)은 액정물질과 대면되어 액정물질에 전계를 인가하는 기능을 수행하게 된다.

그러나, ITO는 금속물질로써 스퍼터를 이용한 증착방법에 의해서만 불균일한 표면을 이루는 필터들과 블랙매트릭스 띠의 상부에 균일한 두께로 증착되기 때문에 ITO 전극은 불균일한 표면을 가질 수밖에 없었다. 이로 인하여 ITO 전극의 상부 또는 하부에는 균일한 표면을 가지는 평탄화막이 추가로 형성되어야 할뿐만 아니라 칼라필터기판의 제조에 소요되는 시간, 즉 턴 어라운드 타임(Turn Around Time)이 매우 길어지게 된다. 또한, 불균일한 표면을 가지는 ITO 전극은 액정 셀들 각각에 대한 전계 특성들을 서로 달라지게 하므로 열화된 화상이 표시되게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 액정 셀들 각각에 대한 전계 특성을 균일하게 할 수 있고 제조공정을 간소화 할 수 있는 칼라필터기판과 그 제조방법을 제공함에 있다.

제1도는 종래의 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20,30,40 : 투명유리기판 12,24,34,42 : 블랙 매트릭스 띠

14A,22A,32A,44A : R 필터 14B,22B,32B,44B : G 필터

14C,22C,32C,44C : B 필터 16 : ITO 전극

26 : 투명한 도전성 폴리머 36,46 : 투명한 도전성 폴리머막

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칼라필터기판은 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 형성된 일정한 크기의 칼라필터들과, 칼라필터들의 가장자리를 따라 형성된 광 차단용 매트릭스 띠와, 광 차단용 매트릭스 띠에 의해 노출되어진 칼라필터들의 상부에 광 차단용 매트릭스 띠와 함께 평탄한 표면을 이루도록 매립되어진 투명한 도전성 폴리머들을 구비한다.

본 발명에 따른 칼라필터기판은 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 형성된 일정한 크기의 칼라필터들과, 칼라필터들의 가장자리를 따라 형성된 광 차단용 매트릭스 띠와, SOG 도포법에 의해 상기 광 차단용 매트릭스 띠가 형성되어진 상기 칼라필터들의 상부에 상기 광 차단용 매트릭스 띠의 표면 보다 높게 그리고 평탄한 표면을 가지게끔 도포된 투명한 도전성 폴리머막을 구비한다.

본 발명에 따른 칼라필터기판은 투명 유리기판 상에 형성되어 투명유리기판의 표면을 일정한 크기의 다수의 셀 영역들로 분할하는 광 차단용 매트릭스 띠와, 다수의 셀 영역들에 각각 형성된 다수의 칼라필터들과, SOG 도포법에 의해 광 차단용 매트릭스 띠와 칼라필타들의 상부에 평탄한 표면을 가지게끔 도포된 투명한 도전성 폴리머막을 구비한다.

본 발명에 따른 칼라필터기판 제조방법은 투명유리기판을 마련하는 단계와, 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 배열되도록 일정한 크기의 칼라필터들을 형성하는 단계와, 칼라필터들의 가장자리를 따라 광 차단용 매트릭스 띠를 형성하는 단계와, 광 차단용 매트릭스 띠에 의해 노출되어진 칼라필터들의 상부에 광 차단용 매트릭스 띠와 함께 평탄한 표면을 이루게끔 투명한 도전성 폴리머를 매립하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 칼라필터기판 제조방법은 투명유리기판을 마련하는 단계와, 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 배열되도록 일정한 크기의 칼라필터들을 형성하는 단계와, 칼라필터들의 가장가리를 따라 광 차단용 매트릭스 띠를 형성하는 단계와, SOG 도포법을 이용하여 광 차단용 매트릭스 띠가 형성되어진 칼라필터들의 상부에 광 차단용 매트릭스 띠의 표면 보다 높게 그리고 평탄한 표면을 가지게끔 투명한 도전성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 칼라필터기판 제조방법은 투명유리기판을 마련하는 단계와, 투명유리기판의 표면을 일정한 크기의 다수의 셀 영역들로 분할하도록 투명한 유리기판 상에 광 차단용 매트릭스 띠를 형성하는 단계와, 다수의 셀 영역들 각각에 칼라필터를 형성하는 단계와, SOG 도포법을 이용하여 광 차단용 매트릭스 띠와 칼라필터들의 상부에 평탄한 표면을 가지는 투명한 도전성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적들 및 이점들은 후술될 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명을 통하여 명확하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 제2도 내지 제4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 제2도를 참조하면, 칼라필터기판은 투명유리기판(20)의 상부에 순차적이고 교번적으로 나타나게 배열되어진 일정한 크기의 R, G, B 필터들(22A,22B,22C)을 구비한다. 이들 R, G, B 필터들(22A,22B,22C) 각각은 고유의 색을 가지는 광 감광성 아크릴수지를 투명유리기판(20)의 표면에 도포하고 그 광 감광성 아크릴 수지막을 패터닝함으로써 형성된다. 또한, 이들 R, G, B 필터들(22A,22B,22C)은 광 감광성 아크릴수지의 도포 및 그 수지막의 패터닝 공정들을 3회 반복함에 의해 순차적으로 형성되게 된다.

이들 R, G, B 필터들(22A,22B,22C)의 가장자리에는 블랙 매트릭스 띠(24)가 형성된다. 이 블랙 매트릭스 띠(24)는 필터들(22)의 전 표면에 불투명 도전성수지를 균일한 두께로 도포한 불투명 도전성수지막을 패터닝함에 의해 동일한 높이로 형성되게 된다. 불투명 도전성수지로는 50 × 10^-4Ωcm 이하의 저항율을 가지는 도전성 수지가 사용된다. 이렇게 형성되어진 블랙 매트릭스 띠(24)는 임의의 필터를 투과하게 될 광이 인접한 필터들 쪽으로 누설되지 않게 한다.

또한, 칼라필터기판은 블랙 매트릭스 띠(24)의 사이에 매립되어진 투명한 도전성 폴리머들(26)을 추가로 구비한다. 이들 투명한 도전성 폴리머들(26)은 블랙 매트릭스 띠(24)를 경유하여 서로 전기적으로 연결됨으로써 대면되어질 액정물질에 전계를 인가하게 된다. 이러한 투명한 도전성 폴리머들(26)은 액체상태의 도전성 폴리머를 R, G, B 필터들(22)의 표면에 블랙 매트릭스 띠(24)의 높이와 동일한 두께로 SOG 코팅함으로써 동시에 형성되게 된다. 이렇게 형성되어진 투명한 도전성 폴리머들(26)은 블랙 매트릭스 띠(24)와 함께 균일한 표면을 이루게 된다. 이에 따라, 투명한 도전성 폴리머들(26)은 ITO전극의 하부 또는 상부에 형성되었던 기존의 평탄화막을 제거할 수 있게 되고 나아가 칼라필터기판의 제조공정이 간소화됨과 아울러 그 제조에 소요되는 시간이 단축된다. 또한, 투명한 도전성 폴리머들(26)이 블랙 매트릭스 띠(24)와 함께 균일한 표면을 이룸으로써 액정셀들 각각에 대한 전계특성들이 균일하게 된다. 이 결과, 액정패널에 의해 표시되는 화상의 화질이 향상된다. 다른 방법으로, 투명한 도전성 폴리머들(26)은 잉크젯(Ink - jet) 방법에 의해 블랙 매트릭스 띠(24)의 높이와 동일한 두께를 가지도록 형성될 수도 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 제3도에 있어서, 칼라필터기판은 투명유리기판(30)의 상부에 순차적이고 교번적으로 나타나게 배열되어진 일정한 크기의 R, G, B 필터들(32A,32B,32C)을 구비한다. 이들 R, G, B 필터들(32A,32B,32C) 각각은 고유의 색을 가지는 광 감광성 아크릴수지를 투명유리기판(30)의 표면에 도포하고 그 광 감광성 아크릴수지막을 패터닝함으로써 형성된다. 또한, 이들 R, G, B 필터들(32A,32B,32C)은 광 감광성 아크릴수지의 도포 및 그 수지막의 패터닝 공정들을 3회 반복함에 의해 순차적으로 형성되게 된다.

이들 R, G, B 필터들(32A,32B,32C)의 가장자리에는 블랙 매트릭스 띠(34)가 형성된다. 이 블랙 매트릭스 띠(34)는 필터들(32)의 전 표면에 불투명 도전성수지를 균일한 두께로 도포한 불투명 도전성수지막을 패터닝함에 의해 동일한 높이로 형성되게 된다. 불투명 도전성수지로는 저항율이 충분하게 낮지 않은 다른 수지재도 사용될 수 있다. 이렇게 형성되어진 블랙 매트릭스 띠(34)는 임의의 필터를 투과하게 될 광이 인접한 필터들 쪽으로 누설되지 않게 한다.

또한, 칼라필터기판은 블랙 매트릭스 띠(34)가 형성되어진 필터들(34)의 상부에 형성된 투명한 도전성 폴리머막(36)을 추가로 구비한다. 이 투명한 도전성 폴리머막(36)은 액정물질과 대면되어 그 대면되는 액정물질에 전계를 인가하게 된다. 또한, 투명한 도전성 폴리머막(36)은 액체상태의 도전성 폴리머를 R, G, B 필터들(22)의 표면으로부터 블랙 매트릭스 띠(34)의 표면 위까지 SOG 코팅함으로써 형성되게 된다. 이렇게 형성되어진 투명한 도전성 폴리머막(36)은 균일한 표면을 가지게 된다. 이에 따라, 투명한 도전성 폴리머막(36)은 평탄화된 표면을 제공하기 위해 ITO전극의 상부 또는 하부에 형성되었던 기존의 평탄화막을 제거할 수 있게 되고 나아가 칼라필터기판의 제조공정을 간소화함과 아울러 그 제조에 소요되는 시간을 단축시킨다. 또한, 균일한 표면을 가지는 투명한 도전성 폴리머막(36)은 액정셀들 각각에 대한 전계특성들을 균일함으로써 액정패널에 의해 표시되는 화상의 화질을 향상시키게 된다.

제4도는 발명의 또 다른 실시예에 따른 칼라필터기판의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 제4도를 참조하면, 칼라필터기판은 투명유리기판(40)의 표면에 형성된 블랙 매트릭스 띠(42)를 구비한다. 이 블랙 매트릭스 띠(42)는 투명유리기판(40)의 표면에 불투명 도전성수지를 균일한 두께로 도포한 통상의 사진 석판법을 이용하여 불투명 도전성 수지막을 패터닝 함에 의해 동일한 높이로 형성되게 된다. 불투명 도전성수지로는 불투명하고 저항율이 낮지 않은 도전성 수지재가 사용된다. 이렇게 형성되어진 블랙 매트릭스 띠(42)는 투명유리기판(40)의 표면을 다수의 셀 영역들로 분할함으로써 임의의 셀 영역을 투과하게 될 광이 인접한 셀 영역으로 누설되지 않게 한다.

블랙 매트릭스 띠(42)에 의해 누출되어진 투명유리기판의 표면에는 R 필터들(44A), G 필터들(44B), 및 B 필터들(44C)이 교번적으로 나타나게 위치된다. 이들 R, G, B 필터들 각각은 고유의 색을 가지는 광 감광성 아크릴수지를 도포한 다음 광 감광성 아크릴수지를 사진석판법에 의해 패터닝함에 의해 각각 형성되게 된다. 또한, 이들 R, G, B 필터들(44)은 블랙 매트릭스 띠(42) 보다 두께가 두껍고 아울러 블랙 매트릭스 띠(42)의 에지부와 중첩되게 형성된다.

또한, 칼라필터기판은 R, G, B 필터들(44)과 블랙 매트릭스 띠(42)의 상부에 형성되어진 투명한 도전성 폴리머막(46)을 구비하게 된다. 이 투명한 도전성 폴리머막(46)은 액체상태의 도전성 폴리머를 R, G, B 필터들(44)과 블랙 매트릭스 띠(42)의 표면에 SOG 코딩함으로써 균일한 표면을 가지도록 형성되게 된다. 이렇게 형성된 투명한 도전성 폴리머막(46)은 액정물질과 대면되어 액정물질에 전계를 인가하는 기능을 담당하게 된다. 이와 같이 균일한 표면을 가지는 투명한 도전성 폴리머층(46)은 액정셀들 각각에 대한 전계특성을 균일하게 함으로써 화상의 화질을 향상시키게 된다. 이와 더불어, 투명한 도전성 폴리머막(46)은 평탄화된 표면을 제공하기 위해 ITO전극의 상부 또는 하부에 형성되었던 기존의 평탄화막을 제거할 수 있다. 이에 따라, 칼라필터기판과 제조공정이 간소화됨은 물론이거니와 그 제조에 소요되는 시간이 단축되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 칼라필터기판에서는 도전성 폴리머에 의해 투명전극이 평탄한 표면을 가지도록 형성되게 된다. 이와 같이 투명전극이 평탄화됨으로써, 칼라필터기판은 액정셀들 각각에 대한 전계특성을 균일하게 유지할 수 있고 아울러 화상의 화질을 향상시킬 수 있게 된다. 이와 더불어, 칼라필터기판은 평탄화된 표면을 제공하기 위해 투명전극의 하부에 형성되었던 기존의 평탄화막을 제거할 수 있게 됨으로써 간소한 제조공정에 의해 제조될 수 있고 제조시간을 단축할 수 있게 되었다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정하여져야만 한다.

Claims

투명유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 형성된 일정한 크기의 칼라필터들과, 상기 칼라필터들의 가장자리를 따라 형성된 광 차단용 매트릭스 띠와, 상기 광 차단용 매트릭스 띠에 의해 노출되어진 상기 칼라필터들의 상부에 상기 광 차단용 매트릭스 띠와 함께 평탄한 표면을 이루도록 매립되어진 투명한 도전성 폴리머들을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
제1항에 있어서, 상기 도전성 폴리머들이 폴리아닐린으로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
제1항에 있어서, 상기 광 차단용 매트릭스 띠가 50 × 10^-4Ωcm 이하의 저항율을 가지는 불투명 도전성수지로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 형성된 일정한 크기의 칼라필터들과, 상기 칼라필터들의 가장자리를 따라 형성된 광 차단용 매트릭스 띠와, SOG 도포법에 의해 상기 광 차단용 매트릭스 띠가 형성되어진 상기 칼라필터들의 상부에 상기 광 차단용 매트릭스의 표면 보다 높게 그리고 평탄한 표면을 가지게끔 도포된 투명한 도전성 폴리머막을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
제4항에 있어서, 상기 도전성 폴리머막이 폴리아닐린으로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
투명 유리기판 상에 형성되어 투명유리기판의 표면을 일정한 크기의 다수의 셀 영역들로 분할하는 광 차단용 매트릭스 띠와, 상기 다수의 셀 영역들에 각각 형성된 다수의 칼라필터들과, SOG 도포법에 의해 상기 광 차단용 매트릭스 띠와 상기 칼라필터들의 상부에 평탄한 표면을 가지게끔 도포된 투명한 도전성 폴리머막을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
제6항에 있어서, 상기 도전성 폴리머막이 폴리아닐린으로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판.
투명유리기판을 마련하는 단계와, 상기 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 일정한 크기의 칼라필터들을 형성하는 단계와, 상기 칼라필터들의 가장자리를 따라 광 차단용 매트릭스 띠를 형성하는 단계와, 상기 광 차단용 매트릭스 띠에 의해 노출되어진 상기 칼라필터들의 상부에 상기 광 차단용 매트릭스 띠와 함께 평탄한 표면을 이루게끔 투명한 도전성 폴리머를 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 도전성 폴리머가 폴리아닐린으로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 도전성 폴리머가 SOG 도포법에 의해 상기 노출되어진 칼라필터들 각각의 표면들에 매립되는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 도전성 폴리머가 잉크-젯 방법에 의해 상기 노출되어진 칼라필터들 각각의 표면들에 매립되는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 광 차단용 매트릭스 띠가 50 × 10^-4Ωcm 이하의 저항율을 가지는 불투명 도전성수지로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
투명유리기판을 마련하는 단계와, 상기 투명 유리기판 상에 교번적이고 순차적으로 나타남과 아울러 서로 인접하게 일정한 크기의 칼라필터들을 형성하는 단계와, 상기 칼라필터들의 가장자리를 따라 광 차단용 매트릭스 띠를 형성하는 단계와, SOG 도포법을 이용하여 상기 광 차단용 매트릭스 띠가 형성되어진 상기 칼라필터들의 상부에 상기 광 차단용 매트릭스 띠의 표면 보다 높게 그리고 평탄한 표면을 이루게끔 투명한 도전성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
제13항에 있어서, 상기 도전성 폴리머막이 폴리아닐린으로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
투명유리기판을 마련하는 단계와, 상기 투명유리기판의 표면을 일정한 크기의 다수의 셀 영역들로 분할하도록 상기 투명 유리기판 상에 광 차단용 매트릭스 띠를 형성하는 단계와, 상기 다수의 셀 영역들 각각에 칼라필터를 형성하는 단계와, SOG 도포법을 이용하여 상기 광 차단용 매트릭스 띠와 상기 칼라필터들의 상부에 평탄한 표면을 가지는 도전성 폴리머막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.
제15항에 있어서, 상기 도전성 폴리머막이 폴리아닐린으로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터기판 제조방법.