KR100686233B1 - 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 절연 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하고, 그 위에 이웃하는 블랙 매트릭스와 일부 중첩하도록 색 필터를 형성한다. 이어, 색 필터와 블랙 매트릭스를 덮는 오버코트막을 형성한 다음, ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 공통 전극을 형성한다. 다음, 200 내지 300℃에서 30분 내지 180분 동안 어닐링한 후, 공통 전극을 패터닝하여 개구 패턴을 형성한다. 따라서, 본 발명에서는 공통 전극에 개구 패턴을 형성하여 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐 수 있으며, 색 필터가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

색 필터, 블랙 매트릭스, 시야각, 프린지 필드

Description

액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법{manufacturing method of a color filter panel for a liquid crystal display}

도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 도시한 것이고,

도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 나타낸 것이며,

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.

본 발명은 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

그런데, 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 단점이 있다. 이러한 단점을 극복 하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방법이 제시되고 있는데, 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 공통 전극에 개구 패턴을 형성하는 PVA(patterned vertical alignment) 방식이 그 한 예이다.

그러나, PVA 방식의 경우 상부 기판의 색 필터 위에 형성되어 있는 공통 전극에 개구 패턴을 형성할 경우, 공통 전극에 주로 사용되는 ITO(indium tin oxide) 식각시 ITO 식각액에 의해 하부의 색 필터가 손상을 입게 된다. 색 필터의 손상을 방지하기 위하여 색 필터 상부에 유기물질로 이루어진 오버코트막(overcoat layer)을 형성한 다음 ITO를 증착하고 식각하는 방법이 사용되었는데, 오버코트막이 ITO 식각액에 노출될 경우 부풀어 오르게 되어 ITO가 깨지거나, 오버코트막과 ITO 사이가 벌어지고 그 사이로 식각액이 스며들어 언더컷이 일어난다.

본 발명의 과제는 액정 표시 장치의 시야각을 넓히는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 액정 표시 장치의 색 필터의 손상을 방지하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 색 필터를 보호하기 위한 오버코트막 상부에 개구 패턴을 가지는 공통 전극을 형성하는데 있어 어닐링을 한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법은 절연 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하고, 색 필터를 형성한다. 다음, 유기막으로 이루어진 오버코트막을 형성하고, 개구 패턴을 가지는 공통 전극을 형성한다. 이때, 공통 전극을 형성하는 단계는 어닐링하는 단계를 포함한다.

여기서, 어닐링은 200 내지 300℃에서, 30분 내지 180분 동안 이루어질 수 있다.

또한, 공통 전극은 ITO로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 다른 색 필터 기판을 제조하는 방법은 절연 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하고, 색 필터를 형성한 다음, 유기막으로 이루어진 오버코트막을 형성한다. 이어, 무기물로 이루어진 버퍼층을 형성하고 개구 패턴을 가지는 공통 전극을 형성한다.

여기서, 버퍼층은 SiO₂ 또는 SiN_x 중의 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 버퍼층의 두께는 100 내지 1,000 Å일 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 색 필터 기판의 제조 방법에서는 색 필터 상부에 오버코트막을 형성하고 공통 전극을 형성한 다음, 어닐링을 하여 오버코트막의 부풀어짐을 방지할 수 있으며, 오버코트막과 공통 전극의 계면에 있는 수분을 제거할 수 있다. 따라서, 오버코트막과 공통 전극의 접촉 특성을 좋게 할 수 있고, 공통 전극의 패터닝도 원활하게 이루어진다. 한편, 오버코트막 상부에 버퍼층을 형성한 다음, 공통 전극을 형성하여 오버코트막이 공통 전극의 식각에 의해 영향을 받지 않도록 함으로써 공통 전극을 패터닝할 수도 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판을 배치한 상태를 나타내는 도면으로서, 두 기판(1, 5)이 일정한 거리를 두고 마주 보고 있으며, 두 기판(1, 5)의 안쪽면에는 각각 전계 생성 전극인 화소 전극(2) 및 공통 전극(7)이 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(2) 및 공통 전극(7)에는 개구부가 형성되어 있으며, 상부 기판(5)의 공통 전극(7) 하부에는 색 필터(6)가 형성되어 있다. 색 필터(6)는 적, 녹, 청의 세가지 색으로 이루어지는데 적, 녹, 청의 세가지 색이 하나의 화소와 마주 대하도록 한다. 전극(2, 7) 위에는 각각 수직 배향막(3, 8)이 형성되어 있고, 두 배향막(3, 8) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정층(10)이 위치하고 있다. 각각의 기판(1, 5) 바깥면에는 액정층(10)으로 들어가는 빛 및 액정층(9)을 통과해 나오는 빛을 편광시키는 편광판(4, 9)이 부착되어 있는데, 하부 기판(1)에 부착된 편광판(4)의 편광축은 상부 기판(5)에 부착된 편광판(9)의 편광축에 대하여 90˚의 각을 이루고 있다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 도시한 것이다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 절연 기판(11) 위에 금속막 또는 불투명 감광성 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(20)를 형성하고, 그 상부에 이웃하는 블랙 매트릭스(20)와 일부 중첩되며 서로 분리되도록 적, 녹, 청의 색 필터(30)를 각각 형성한다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이 색 필터(30) 및 블랙 매트릭스(20)를 덮는 오버코트막(40)을 1.3 ㎛ 정도의 두께로 형성한다.

다음, 도 4에 도시한 바와 같이 오버코트막(40) 상부에 SiO₂ 또는 SiN_x와 같은 무기막을 100 내지 1,000 Å 정도의 두께로 증착하여 버퍼층(buffer layer)(50)을 형성한다.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이 버퍼층(50) 상부에 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 개구 패턴을 가지는 공통 전극(60)을 형성한다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에서는 색 필터(30) 상부에 오버코트막(40)을 형성하고 그 위에 버퍼층(50)을 형성하여 공통 전극(60)을 식각할 때, 오버코트막(40)이 공통 전극(60)의 식각액에 노출되지 않는다.

한편, ITO막은 주로 압축하려는 컴프레시브 스트레스(compressive stress)를 가지는데, 오버코트막이 부풀게 되면 쉽게 떨어져 나오게 된다. 이러한, ITO막의 스트레스를 작게 하고, 버퍼층(50)을 형성하지 않으면서도 오버코트막(40)의 부풀어짐을 방지할 수 있는 본 발명의 제2 실시예에 대하여 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 6에 도시한 바와 같이 절연 기판(110) 위에 불투명 물질로 블랙 매트릭스(120)를 형성하고 그 위에 적, 녹, 청의 색 필터(130)를 각각 형성한다.

다음, 도 7에 도시한 바와 같이 색 필터(130) 및 블랙 매트릭스(120)를 덮는 오버코트막(140)을 형성하고, 그 위에 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 공통 전극(150)을 형성한다. ITO막은 상온 내지 250℃에서 증착하는데 증착 온도가 낮 아질수록 ITO막의 스트레스가 작아진다.

다음, 200 내지 300℃ 이상의 온도에서 30분 내지 180분 동안 어닐링(annealing)하여 오버코트막(140)과 공통 전극(150)의 계면에 존재하는 수분을 아웃개싱(outgassing) 시킨다. 그러면 오버코트막(140)이 ITO막의 식각액에 노출되더라도 부풀어짐이 감소되고, 오버코트막(140)과 공통 전극(150)의 접착이 좋아진다. 또한, ITO막이 떨어져 나가는 것을 방지할 수도 있다.

다음, 도 8에 도시한 바와 같이 공통 전극(150)을 패터닝한다.

한편, 오버코트막(140)은 ITO막의 식각액에 노출되는 시간이 증가할수록 더 많이 부풀어지므로 ITO막의 식각비를 증가시켜 식각되는 시간을 짧게 하면, 오버코트막(140)이 식각액에 노출되는 시간이 적어져 부풀어지는 정도가 감소된다. 따라서, 공통 전극(150)을 패터닝할 때 불량의 발생을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 색 필터 상부에 오버코트막을 형성하고 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착한 다음, 어닐링하여 오버코트막과 ITO막의 접착 특성을 좋게 하며 ITO의 패터닝도 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명에서는 공통 전극에 개구 패턴을 형성하여 액정 표시 장치의 시야각을 넓게 하면서 색 필터 상부에 오버코트막을 형성하고 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착한 다음 어닐링함으로써, 오버코트막과 ITO의 접착 특성을 좋게 하고 ITO의 패터닝에서 불량을 방지할 수 있으며 색 필터의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 오버코트막 상부에 버퍼층을 형성하여 같은 효과를 얻을 수도 있다.

Claims (7)

1. 절연 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,

   색 필터를 형성하는 단계,

   유기막으로 이루어진 오버코트막을 형성하는 단계 및

   개구 패턴을 가지는 공통 전극을 형성하는 단계

   를 포함하며,

   상기 공통 전극을 형성하는 단계는 200 내지 300℃에서 30분 내지 180분 동안 어닐링하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,

   상기 공통 전극은 ITO로 이루어진 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
5. 절연 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,

   색 필터를 형성하는 단계,

   유기막으로 이루어진 오버코트막을 형성하는 단계,

   SiO₂나 SiN_x 중의 어느 하나로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계 및

   개구 패턴을 가지는 공통 전극을 형성하는 단계

   를 포함하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
6. 삭제
7. 제5항에서,

   상기 버퍼층의 두께는 100 내지 1,000 Å인 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.

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