KR100494699B1 - 액정표시장치의 칼라필터 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 상부기판과 하부기판 합착시 합착물질에 의한 액정의 오염을 방지할 수 있는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법에 관한 것으로, 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스에 의해 정의된 각 서브 픽셀 내에 레드, 그린 및 블루 컬러필터들을 형성하는 단계; 상기 컬러필터들 및 블랙매트릭스 상에 오버코팅층을 형성하는 단계; 상기 오버코팅층 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 기판 가장자리 영역의 오버코팅층 상에 스톱퍼를 형성하는 단계; 및 상기 스톱퍼의 측면과 접촉하도록 오버코팅층 상에 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치의 칼라필터 제조방법{a method for manufacturing of color filter of LCD}
본 발명은 액정표시장치의 칼라필터 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 상부기판과 하부기판 합착시 합착물질에 의한 액정의 오염을 방지할 수 있는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 빛이 투과되는 상부기판과 하부기판이 서로 일정간격을 유지하며 대향되게 배치되고, 이들 사이에 액정층이 있다.
상기 하부기판은 매트릭스 형태로 단위 화소공간을 정의하는 주사전극과 신호전극으로 구성되며 상기 주사전극과 신호전극 교차점 부근에는 신호를 인가할 수 있는 박막트랜지스터 및 절연막이 있다. 상기 단위 화소공간에는 화소전극이 형성되어 있으며, 전기적 신호를 통해 액정이 구동되도록 하는 역할을 하며, 액정이 일정한 방향으로 배열되도록 하는 배향막이 있다.
그리고 상기 상부기판은 상기 하부기판의 매트릭스 단위 화소공간과 마주보는 위치에 색을 구현하는 칼라 레진층과, 이들 상부에 공통전극과 액정의 배향을 위한 배향막이 구성된다.
상기 액정층은 현재 가장 일반적으로 TN(Twist Nematic)모드가 사용되고 있으며, 경우에 따라 화소의 구조가 다르면서 액정의 형태로 다른 모드 즉, IPS(In Plane Switching)모드, FFS(Fringe Field Switching)모드, VA(Vertical Alignment)모드 등이 사용되고 있다.
한편, 액정표시장치는 반드시 상부기판과 하부기판을 일정 거리 떨어지도록 공간에 가소물(plastic)계열의 볼(ball)이나 지주(colomn)등을 갖추고 있으며, 상부기판과 하부기판사이에 주입될 액정이 밖으로 흘러나오지 않도록 외곽을 실링(sealing)한다.
따라서, 상부기판과 하부기판중 어느 한쪽에 실링을 할 수 있는 재료를 도포하고, 보통 열이나 빛(UV)에 의해 경화되는 수지층을 일정위치에 일정 폭만큼 디스펜싱(dispensing) 혹은 스크린 프린팅(screen printing)법으로 도포한 후, 경화, 합착시킨다. 여기서, 경화의 주체에 따라 열경화성 수지, UV 경화성 수지 등으로 분류하여 사용되고 있다.
상기 열경화성 수지는 재료적, 공정적으로 안정성과 사용의 편리함으로 현재까지 가장 많이 사용되고 있지만 열을 이용하기 때문에 공정적인 시간이 상당히 소요되는 문제점이 있다.
이어, 실링공정이 끝나면 액정을 상부기판과 하부기판 사이의 공간에 채워 넣는 공정을 진행하게 되는데, 일반적으로 진공상태에서 대기압으로 전환하면서 기압차에 의한 액정주입 방법을 많이 사용하게 되는데 보통 10시간 이상의 시간이 소요되며 패널이 커질수록 시간은 늘어난다.
따라서, 최근에는 기판의 합착에서 실링, 액정주입 엔드 실(end seal)까지 하나의 챔버(chamber)내에서 가능케 하는 원 드롭 필링(one drop filling) 공정법이 주목받고 있다.
상기 원 드롭 필링은 광(UV)경화방법을 사용하며, 합착전 액정을 기판의 면적에 비례하여 여러 방울 떨어뜨린 후, 진공(액정내의 기포제거) 합착한다. 이때, 합착하기 위해 기판을 셀 갭(cell gap)만큼 누르면 광(UV)이 나와 실(seal)재를 경화시켜 액정을 봉지한다. 이와 같은 방법은 장비수를 줄이고 공정시간을 획기적으로 단축시킬 수 있기 때문에 차세대 라인의 후보로 많이 거론되고 있다.
그러나 원 드롭 필링법은 경화의 순간이 빠르기 때문에 상부기판과 하부기판 사이의 셀 갭을 유지하는데 공정적인 마진이 넓지 않는 단점이 있다. 또한, 실재를 도포한 후, 합착전 액정을 몇 방울 떨어뜨리거나 합착 초기 과정에서 압력을 가할 때 UV노출 시간에 따라 경화전에 도 1과 같이 배향막과 실재가 접촉되기 때문에 오염에 의한 액정표시장치의 불량이 발생되기 쉽다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 UV 노출 시기를 앞당길 경우 빨리 경화되어 셀 갭을 유지하기 어렵다.
또한, 압력이 불균일할 경우 도 2와 같이 실재가 압력의 방향으로 쏠려 셀 갭이 좋지 않아 불량률을 높일 수 있다.
한편, 열경화성 수지를 이용할 경우 열을 사용하기 때문에 공정상 시간이 많이 소요되고, TN 모드의 경우 공통전극의 접점을 같이 도트(dot)해야 하기 때문에 실이 그려지는 공간이 확보되지 않고 경화되지 않는 상태에서 액정과 접촉되기 때문에 오염에 의한 화면의 표시불량이 발생되기 쉬운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 액정표시장치의 칼라필터 외곽에 위치한 블랙 매트릭스에 스톱층을 형성하여 상부기판과 하부기판 합착시 합착물질에 의한 액정의 오염을 방지할 수 있는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 칼라필터 제조방법은 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스에 의해 정의된 각 서브 픽셀 내에 레드, 그린 및 블루 컬러필터들을 형성하는 단계; 상기 컬러필터들 및 블랙매트릭스 상에 오버코팅층을 형성하는 단계; 상기 오버코팅층 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 기판 가장자리 영역의 오버코팅층 상에 스톱퍼를 형성하는 단계; 및 상기 스톱퍼의 측면과 접촉하도록 오버코팅층 상에 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공통전극은 스톱퍼의 상부와 측면이 접촉하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스톱퍼의 폭은 기판 가장자리 영역에 형성된 블랙매트릭스 폭의 1/2를 넘지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스톱퍼는 가장자리 영역에 형성된 블랙매트릭스 상에 형성하며, 블랙매트릭스 위치 중심에서 1/2를 벗어나지 않도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연막은 빛에 대한 투과율이 50%이상의 수지층을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공통전극 물질은 ITO인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정표시장치의 칼라필터 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시 장치의 칼라필터를 나타낸 평면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3의 A-A′에 따른 액정표시장치의 칼라필터 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 3 및 도 4a에 도시한 바와 같이 투명 절연기판(101)을 세정한 후, 상기 유리기판(101) 전면에 금속층(102)을 증착한다. 이때, 상기 금속층(102)의 광학 농도(optical density)를 높이기 위해 보통 2∼3회 정도 증착한다. 이때, 상기 금속층(102)은 Cr이다.
그리고 상기 금속층(102)상에 제 1 포토레지스트(103)를 증착한 후, 노광 및 현상공정을 이용하여 선택적으로 패터닝한다. 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(103)를 마스크로 이용하여 상기 금속층(102)을 식각 제거하여 일정간격을 갖는 복수 개의 블랙 매트릭스(102a)를 형성한다.
도 3 및 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(103)를 제거한 후, 스핀 코팅공정을 이용하여 상기 결과물 상부에 칼라 레진(104)을 전면 도포한다.
그리고 상기 칼라 레진(104)을 선택적으로 식각 제거하여 상기 블랙 매트릭스(102a)에 의해 정의된 각 서브 픽셀 내에 칼라필터들(104a,104b,104c)을 형성한다. 즉, 상기 칼라필터들(104a,104b,104c)은 레드, 그린, 블루이며, 하나의 칼라필터를 형성한 후에 다른 칼라 픽셀을 순차적으로 형성한다.
도 3 및 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터들(104a,104b,104c) 및 블랙매트릭스(102a) 상에 오버코팅층(105)을 도포하여 평탄화시킨 후, 상기 오버 코팅층(105) 상에 셀 갭 유지 및 실재 흐름 방지를 위한 스톱층(106)을 도포한다.
그리고 상기 스톱층(106)상에 제 2 포토레지스트(107)를 증착한 후, 노광 및 현상공정을 이용하여 상기 기판 가장자리 영역의 오버코팅층(105) 일부분이 노출되도록 상기 제 2 포토레지스트(107)를 패터닝한다. 이때, 상기 제 2 포토레지스트(107)는 셀 갭에 해당되는 만큼 전면에 증착한다.
도 3 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 제 2 포토레지스트(107)를 마스크로 이용하여 상기 스톱층(106)을 선택적으로 식각 제거하여 기판 가장자리 영역의 오버코팅층(105) 상에 스톱퍼(106a)를 형성한다. 이때, 상기 스톱퍼(106a)의 폭은 기판 가장자리 영역에 형성된 블랙매트릭스 폭의 1/2를 넘지 않도록 하며, 상기 스톱퍼(106a)는 블랙매트릭스 위치 중심에서 1/2를 벗어나지 않도록 형성한다.
또한, 상기 스톱퍼(106a)는 빛에 대한 투과율이 50%이상의 수지층을 사용한다.
이어, 상기 제 2 포토레지스트(107)를 제거한 후, 제 3 포토레지스트(108)를 증착하고 노광 및 현상공정을 이용하여 상기 기판 가장자리 영역의 오버코팅층(105) 상에 잔존하도록 선택적으로 패터닝한다. 상기 패터닝된 제 3 포토레지스트(108)를 마스크로 이용하여 공통전극(109)을 형성한다. 이때, 상기 공통전극(109)은 스톱퍼의 측면과 접촉하도록 오버코팅층 상에 ITO으로 형성한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시 장치의 칼라필터를 나타낸 평면도이고, 도 6a 내지 도 6d는 도 5의 B-B′에 따른 액정표시장치의 칼라필터 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 5 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 투명 절연기판(101)을 세정한 후, 상기 유리기판(101) 전면에 금속층(102)을 증착한다. 이때, 상기 금속층(102)의 광학 농도(optical density)를 높이기 위해 보통 2∼3회 정도 증착한다. 이때, 상기 금속층(102)은 Cr이다.
그리고 상기 금속층(102)상에 제 1 포토레지스트(103)를 증착한 후, 노광 및 현상공정을 이용하여 선택적으로 패터닝한다. 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(103)를 마스크로 이용하여 상기 금속층(102)을 식각 제거하여 일정간격을 갖는 복수 개의 블랙 매트릭스(102a)를 형성한다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(103)를 제거한 후, 스핀 코팅공정을 이용하여 상기 결과물 상부에 칼라 레진(104)을 전면 도포한다.
그리고 상기 칼라 레진(104)을 선택적으로 식각 제거하여 상기 블랙 매트릭스(102a)에 의해 정의된 각 서브 픽셀 내에 칼라필터들(104a,104b,104c)을 형성한다. 즉, 상기 칼라필터들(104a,104b,104c)은 레드, 그린, 블루이며, 하나의 칼라 필터를 형성한 후에 다른 칼라필터를 순차적으로 형성한다.
도 5 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터들(104a,104b,104c) 및 블랙매트릭스(102a) 상에 오버코팅층(105)을 도포하여 평탄화시킨 후, 상기 오버 코팅층(105)상에 셀 갭 유지 및 실재 흐름 방지를 위한 스톱층(106)을 도포한다.
그리고 상기 스톱층(106)상에 제 2 포토레지스트(107)를 증착한 후, 노광 및 현상공정을 이용하여 상기 기판 가장자리 영역의 오버코팅층(105) 일부분이 노출되도록 상기 제 2 포토레지스트(107)를 패터닝한다. 이때, 상기 제 2 포토레지스트(107)는 셀 갭에 해당되는 만큼 전면에 증착한다.
도 5 및 6d에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 제 2 포토레지스트(107)를 마스크로 이용하여 상기 스톱층(106)을 선택적으로 식각 제거하여 기판 가장자리 영역의 오버코팅층(105) 상에 스톱퍼(106a)를 형성한다. 이때, 상기 스톱퍼(106a)의 폭은 기판 가장자리 영역에 형성된 블랙매트릭스 폭의 1/2를 넘지 않도록 하며, 상기 스톱퍼(106a)는 블랙매트릭스 위치 중심에서 1/2를 벗어나지 않도록 형성한다.
또한, 상기 스톱퍼(106a)는 빛에 대한 투과율이 50%이상의 수지층을 사용한다.
이어, 상기 제 2 포토레지스트(107)를 제거한 후, 제 3 포토레지스트(108)를 증착하고 노광 및 현상공정을 이용하여 상기 기판 가장자리 영역의 오버코팅층(105) 상에 잔존하도록 선택적으로 패터닝한다. 상기 패터닝된 제 3 포토레지스트(108)를 마스크로 이용하여 공통전극(109)을 형성한다. 이때, 상기 공통전극(109)은 스톱퍼의 상부와 측면이 접촉하도록 오버코팅층 상에 ITO으로 형성한다.
따라서, 상기 스톱퍼(106a)의 상부와 측면이 접촉하도록 공통전극(109)을 형성하므로, 열경화성 실재를 사용하지 않고 UV 경화 실재를 사용하여 상부기판(칼라필터)과 하부기판(박막 트랜지스터)을 합착할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치의 칼라필터 제조방법에 의하면, 원 드롭 필링 방법 또는 UV 경화형 실재를 이용하여 상부기판과 하부기판을 합착시 실재에 의한 액정의 오염을 기판 가장자리 영역의 오버코팅층 상에 형성된 스톱퍼에 의해 방지할 수 있다.
따라서, 화면상 표시불량(보통 실 주변 표시 이상)을 방지할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 공정 마진과 시간을 절약할 수 있고, 향후 적용될 수 있는 광 배향 공정의 마진폭을 확대시킬 수 있다.
도 1과 도 2는 종래의 액정표시장치의 패널을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시 장치의 칼라필터를 나타낸 평면도
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 A-A에 따른 액정표시장치의 칼라필터 제조방법을 나타낸 공정 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시 장치의 칼라필터를 나타낸 평면도
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 B-B에 따른 액정표시장치의 칼라필터 제조방법을 나타낸 공정 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 투명 절연기판 102 : 금속층
102a : 블랙 매트릭스 103 : 제 1 포토레지스트
104 : 칼라레진 105 : 오버 코팅층
106 : 스톱층 107 : 제 2 포토레지스트
108 : 제 3 포토레지스트 109 : 공통전극

Claims (6)

  1. 투명성 절연기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스에 의해 정의된 각 서브 픽셀 내에 레드, 그린 및 블루 컬러필터들을 형성하는 단계;
    상기 컬러필터들 및 블랙매트릭스 상에 오버코팅층을 형성하는 단계;
    상기 오버코팅층 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 식각하여 기판 가장자리 영역의 오버코팅층 상에 스톱퍼를 형성하는 단계; 및
    상기 스톱퍼의 측면과 접촉하도록 오버코팅층 상에 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 컬러필터 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극은 스톱퍼의 상부와 측면이 접하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스톱퍼의 폭은 기판 가장자리 영역에 형성된 블랙매트릭스 폭의 1/2를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스톱퍼는 기판 가장자리 영역에 형성된 블랙매트릭스 상에 형성하며, 블랙매트릭스 위치 중심에서 1/2를 벗어나지 않도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스톱퍼는 빛에 대한 투과율이 50%이상의 수지층을 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
  6. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,
    상기 공통전극 물질은 ITO인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
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