KR100372580B1 - 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 종래 레이저를 이용하여 기입하던 패널아이디의 기입방법을 개선하기 위해 사진식각방법을 사용한다.

상기와 같이 사진식각방법을 사용하여 패널 아이디를 기입하게 되면, 추가적인 공정이 필요치 않게 되며, 이에 따라 공정시간이 단축되고, 생산성을 향상할 수 있는 장점이 있다.

Description

액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그 제조방법{color filter panel for liquid crystal display and fabricating method of the same}

본 발명은 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에 관한 것으로써, 더 상세하게는 액정표시 장치에서 제품의 이력과 좌표가 들어있는 패널 아이디(panel ID)의 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 기판인 하판과, 컬러필터가 인쇄된 상판으로 구성되며, 상기 상판과 하판 사이에는 액정이 위치한다.

상기 액정표시장치에서 액정 셀(Cell)의 간략한 제조공정과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.

두 매의 기판 즉, 상판과 하판이 마주보는 각 내측의 한쪽 면에는 공통전극 을 형성하고, 다른 한쪽 면에는 화소전극을 형성한 후, 각 전극이 서로 대향하도록 배열한 후, 상기 상판과 하판 사이의 간격에 액정을 주입시키고 주입구를 봉합한다. 그리고 상기 상판과 하판의 외측에 각각 편광판을 붙임으로써, 액정 셀은 완성되게 된다.

또한, 상기 액정 셀의 광 투과량을 각 전극(화소전극, 공통전극)에 인가하는 전압으로 제어하고, 광 셔터(Shutter) 효과에 의해 문자/화상을 표시하게 된다.

액정 셀 공정은 박막 트랜지스터(Thin film transistor ; TFT) 공정이나 컬러 필터(Color filter)공정에 비해 상대적으로 반복되는 공정이 거의 없는 것이 특징이라 할 수 있다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀갭(Cell gap) 형성공정, 셀 컷팅(Cell cutting)공정 등으로 크게 나눌 수 있다.

이하, 앞서 설명한 액정표시장치의 제조공정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적으로 적용되는 액정 셀의 제작 공정을 도시한 흐름도로써, st1 단계에서는 먼저 하판을 준비한다. 상기 하판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 TFT와 일대일 대응하게 화소전극이 형성되어 있다.

st2 단계는 상기 하판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.

상기 배향막 형성은 고분자 박막의 증착과 러빙(Rubbing) 공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하며, 하판 상의 전체에 균일한 두께로 증착되어야 하고, 러빙 또한 균일해야 한다.

상기 러빙은 액정의 초기 배향방향을 결정하는 주요한 공정으로, 상기 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.

일반적으로 배향막은 유기질의 유기배향막이 주로 쓰이고 있다.

러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙 방향에 따라 액정 분자들이 정렬하게 된다.

st3 단계는 씰 패턴(seal pattern)을 인쇄하는 공정을 나타낸다.

액정 셀에서 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭을 형성하고, 주입된 액정의 누설을 방지하는 두 가지 기능을 한다.

상기 씰 패턴은 열경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로써, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.

st4 단계는 스페이서(Spacer)를 산포하는 공정을 나타낸다.

액정 셀의 제조공정에서 상판과 하판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포시 하판에 대해 균일한 밀도로 산포해야 하며, 산포 방식은 크게 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있다.

또한, 건식 산포는 정전기를 이용하는 정전 산포식과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포식으로 나뉘는데, 정전기에 취약한 구조를 갖고 있는 액정 셀에서는 제전 산포법이 많이 사용된다.

상기 스페이서 산포 공정이 끝나면, 컬러 필터 기판인 상판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하판의 합착공정으로 진행된다(st5).

상판과 하판의 합착 배열은 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되는데, 보통 수 μm의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어 나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질 특성을 기대할 수 없다.

st6 단계는 상기 st1 내지 st5 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단하는 공정이다.

일반적으로 액정 셀은 대면적의 유리기판에 다수의 액정 셀을 형성한 후, 각각 하나의 액정 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 셀 절단 공정이다.

한편, 일반적으로 상기 하판에는 공정의 이력이나 좌표값 등을 표현하는 패널 아이디(panel ID)가 기판의 가장자리에 위치하게 된다.

즉, 도 2에 도시된바와 같이 상기 panel ID(12)는 액정패널의 가장자리에 위치하게 되며, 레이저 등의 고밀도 에너지원을 이용하여 기입하게 된다.

여기서, 상기 panel ID(12)는 액정패널의 하판(14)에 형성되며, 상기 하판(14)의 상부에는 상판(15)이 위치하게 된다.

그러나, 상술한바와 같은 레이저를 이용한 panel ID의 기입방법은 기입대상(액정패널)의 수가 적을 때 사용 가능한 방식이다.

즉, 현재 연구/개발되고 있는 IMT-2000용 디스플레이를 제작할 때, 도 3에 도시한 도면에서와 같이 370×470mm²의 크기를 갖는 기판(10)에는 2인치 크기의 하판(16)이 약 60개 이상 배치되므로, 여기에 일일이 레이저를 이용하여 panel ID를 기입하게 되면 상당히 긴 시간을 요하게 된다.

이는 공정시간의 증가를 불러오게 되며, 생산성의 저하와, 생산수율의 저하를 가져오게 되며, 양산적인 측면에서 고비용을 요구하게 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 공정시간을 단축할 수 있는 panel ID의 기입방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 일반적인 액정 셀의 제조공정을 도시한 흐름도.

도 2는 액정 셀의 평면을 도시한 도면.

도 3은 양산용 기판을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 패널 아이디의 형성방법을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 패널 아이디 기입방법에 의해 제작된 컬러필터기판의 단면을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판 60 : 블랙매트릭스 형성용 기판

70 : 컬러필터 기판 52 : 블랙 매트릭스

90 : 패널 아이디

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 기판과; 상기 기판 상의 일 가장자리에 공정의 이력이나 좌표값을 표현하는 패턴된 panel ID를 가지며, 다수의 상기 기판에 노출된 개구부를 갖는 불투명한 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스의 개구부를 덮는 컬러수지를 포함하는 광학장치를 제공한다.

그리고, 본 발명에서는 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판 상에 불투명한 물질을 증착하는 단계와; 상기 불투명한 물질을 패터닝하여 panel ID와 다수의 개구부를 갖도록 패터닝하는 단계를 포함하는 광학장치 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에서는 panel ID를 컬러필터 기판에 기입하는 방식을 채택하며, panel ID를 레이저가 아닌 사진식각 공정을 이용하여 형성함으로써, 레이저를 이용하여 다수의 기판에 panel ID를 기입하는 공정을 제거할 수 있으며, 생산성의 향상과 원가측면에서 유리한 장점이 있다.

한편, 상기와 같이 본 발명에 의해 panel ID를 기입하기 위해서는 도 4에 도시한 도면에서와 같이 마스크(60)에 별도의 panel ID 패턴(A)이 존재해야 한다. 여기서, 도 4에서 영역 B는 블랙매트릭스(B/M) 영역을 나타낸다.

이하, 공정을 살펴보면, 컬러필터 기판(70)은 기판(1)과 상기 기판(1) 상에 B/M 패턴용 금속(50)이 형성된다. 상기 B/M 패턴용 금속(50)은 통상 컬러필터에서 B/M으로 사용되는 물질이면 만족한다. 즉, 빛을 흡수할 수 있는 고분자 화합물 또는 크롬(또는 크롬 화합물)과 같은 금속이 사용된다.

이후, 상기 B/M 패턴용 금속(50)을 패터닝하기 위해 panel ID 패턴(A)과 블랙매트릭스 패턴이 형성된 마스크(60)를 구비한 후, 사진식각 공정을 진행한다.

상기 마스크(60)의 panel ID 영역(A)은 기판(1)에 panel ID를 기입하기 위해 음각되어 있고, 따라서, 컬러필터 기판(70)에는 양각의 형태로 된 panel ID가 형성된다.

도 5는 본 발명에 따라 제작된 컬러필터 기판의 단면을 도시한 도면이다.

도시된 도면에서와 같이 기판(1) 상의 일 가장자리에는 panel ID(90)가 양각되어 형성되며, 다수의 B/M 패턴(52)이 일정한 간격을 두고 상기 panel ID(90)와 동일한 평면상에 형성된다.

한편, 상기 각 B/M 패턴(52)의 사이 개구부에는 컬러수지(80a, 80b)가 형성되며, 상기 컬러수지(80a, 80b)와 기판(1)의 전면에는 투명전극(82)이 형성된다.

상기 투명전극(82)은 액정 표시장치에서 공통신호를 공급하는 공통전극으로서의 역할을 하게된다.

여기서, 본 실시예에서는 상기 panel ID는 양각으로 형성되나, 마스크(60)에 형성된 panel ID 영역을 양각으로 형성하여 최종적으로 형성되는 panel ID는 음각이 될 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 panel ID를 컬러필터 기판에 형성하기 때문에 컬러필터 기판의 자체불량을 컬러필터 업체로부터 쉽게 피드-백(feed back)받을 수 있으며, 장시간의 공정시간이 요구되는 레이저 panel ID 기입방식을 사용하지않고, 컬러필터 기판에 형성되는 B/M과 동시에 panel ID를 형성하기 때문에 추가되는 공정이 없이 panel ID를 형성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서는 panel ID를 기입하기 위해 컬러필터를 제작할 때, 상기 컬러필터의 B/M 패턴에 panel ID를 기입하는 방식을 채택한다.

즉, 본 발명에서는 panel ID를 컬러필터에 B/M을 형성할 때, 상기 B/M 패턴의 마스크에 별도의 panel ID 패턴을 형성하여 별도의 공정이 없이 B/M 패턴을 형성할 때 동시에 panel ID기 기입된다.

따라서, 별도의 레이저를 이용한 panel ID 기입공정이 필요치 않게 되며, 이에 따라 생산성이 향상되는 장점이 있다.

상술한바와 같이 본 발명에 따른 panel ID 기입방법으로 panel ID를 기입하면 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 본 발명에서는 panel ID를 컬러필터의 B/M 패턴에 기입하기 때문에 컬러필터의 불량시 빠른 시간에 feed back을 컬러필터 업체로부터 받을 수 있는 장점이 있다.

둘째, 많은 수의 패널을 레이저를 이용하여 panel ID를 기입하는 것보다 마스크를 이용하여 포토공정에서 panel ID를 기입하기 때문에 생산성이 향상되는 장점이 있다.

셋째, 컬러필터에 panel ID가 형성되기 때문에 컬러필터의 불량을 효율적으로 관리할 수 있는 장점이 있다.

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 다수 개의 컬러필터 영역이 정의된 기판 상부의 상기 컬러필터 영역별 경계부에 형성된 불투명 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(black matrix)와;

   상기 블랙 매트릭스와 동일 물질로 이루어지며, 상기 기판의 일측 가장자리부에 위치하고, 공정의 이력이나 좌표값을 표현하는 패턴된 패널 아이디(panel ID)와;

   상기 블랙 매트릭스 상부 컬러필터 영역을 덮는 위치에 형성된 컬러필터와;

   상기 컬러필터를 덮는 기판 전면에 형성된 투명전극

   을 포함하며, 상기 패널 아이디는 상기 블랙 매트릭스와 동일 공정에서 패턴화되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러필터 기판.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 블랙 매트릭스는 고분자 화합물인 액정 표시 장치용 컬러필터 기판.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 블랙 매트릭스는 금속인 액정 표시 장치용 컬러필터 기판.
10. 다수 개의 컬러필터 영역이 정의된 기판 상부에 불투명 물질을 증착하는 단계와;

    상기 불투명한 물질을 노광(exposure), 현상(development) 공정을 포함하는 사진식각공정(photolithography)에 의해 패터닝(patterning)하여, 상기 컬러필터 영역별 경계부에 위치하는 블랙매트릭스 및 상기 기판의 일측 가장자리부에 위치하는 패널 아이디를 동시에 형성하는 단계와;

    상기 블랙매트릭스 및 패널 아이디를 덮는 기판 전면에 투명전극을 형성하는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 불투명한 물질은 금속인 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 금속은 크롬(Cr)을 포함하는 금속에서 선택되는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법.
13. 청구항 11에 있어서,

    상기 사진식각공정의 노광 단계에서는, 상기 블랙매트릭스 및 패널 아이디와 대응되는 위치에서 양각 또는 음각 중 어느 한 패턴을 가지는 마스크가 이용되는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법.