KR100701671B1 - Method for manufacturing color filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러필터 제조방법에 관해 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은 상부 기판 위에 블랙 매트릭스 형성용 막을 도포, 노광 및 과도 현상하여 네거티브 및 포지티브한 이중 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 기판 결과물에 베이킹 공정을 진행하여 상기 블랙 매트릭스의 측면 프로파일을 층상 구조로 변형시키는 단계와, 이로부터 얻어지는 결과물을 덮되 층상구조의 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스의 표면을 노출시켜 평탄화된 각각의 컬러필터 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.        The present invention relates to a color filter manufacturing method. The disclosed method of the present invention comprises applying, exposing and overdeveloping a film for forming a black matrix on an upper substrate to form a black matrix having a negative and positive double side profile; Transforming the lateral profile into a layered structure, and covering the resulting product and exposing the surface of the black matrix having the layered side profile to form a flattened respective color filter pattern.

상기한 구성에 의하면 본 발명은 블랙 매트릭스의 측면 프로파일이 층상 구조를 갖도록 함으로써, 각 적색, 녹색 및 청색 컬러패턴 형성 시, 블랙 매트릭스의 층상 구조 측면에 각 컬러패턴이 중첩되도록 하여, 표면이 평탄한 컬러필터를 제조할 수 있으며, 이로써, 러빙불량을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 평탄화를 위한 별도의 오버코트막 제조공정이 불필요함에 따라, 컬러필터 제조공정이 단순화된 이점이 있다.According to the above configuration, the present invention has a layered structure in which the side profile of the black matrix has a layered structure, so that each color pattern is superimposed on the side of the layered structure of the black matrix when each of the red, green, and blue color patterns are formed, so that the color is flat. A filter can be manufactured, whereby rubbing defects can be prevented in advance. In addition, as a separate overcoat film manufacturing process for planarization is unnecessary, there is a simplified advantage of the color filter manufacturing process.

Description

컬러필터 제조방법{method for manufacturing color filter}Method for manufacturing color filter

도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 컬러필터 단면도.1 is a cross-sectional view of a color filter of a liquid crystal display according to the prior art.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 부분 단면도.Figure 2a to 2c is a partial cross-sectional view for each process for explaining the color filter manufacturing method according to the present invention.

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적색, 녹색 및 청색 등의 각 컬러패턴 형성 시, 평탄화를 위한 별도의 오버코트막 형성 공정이 불필요하여 컬러필터 제조공정을 단순화시킬 수 있는 컬러필터 제조방법에 관한 것이다.    The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more specifically, when forming each color pattern such as red, green, and blue, a separate overcoat film forming process for planarization is unnecessary, thereby simplifying a color filter manufacturing process. The present invention relates to a color filter manufacturing method.

일반적으로 알려진 바와 같이, 컬러 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 구비된 하부기판과, 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러패턴이 형성된 컬러필터층이 개재된 투명한 상부기판이 마주보도록 배치되며, 양기판 사이에는 액정층이 개재된다. As is generally known, a color liquid crystal display device includes a lower substrate provided with a thin film transistor and a transparent upper substrate interposed with a color filter layer in which color patterns of red (R), green (G), and blue (B) are formed. The liquid crystal layer is interposed between the two substrates.

상기 하부기판 위에는 복수의 신호선과 주사선이 격자상으로 배치되어 그들의 교차점에 박막트랜지스터와 화소전극이 접속되고, 상부기판에는 컬러필터층과 액정층이 접하는 부분 사이에 투명한 공통전극이 형성되어 있으며, 컬러필터층은 적(R), 녹(G), 청(B)의 3원색을 화소단위의 크기로 모자이크(Mosaic)상으로 배치한 것으로 각 화소에 1색이 대응하고 있다.On the lower substrate, a plurality of signal lines and scanning lines are arranged in a lattice shape, and a thin film transistor and a pixel electrode are connected to their intersections, and a transparent common electrode is formed between a portion where the color filter layer and the liquid crystal layer are in contact with the upper substrate. The three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) are arranged in a mosaic form in pixel units, and one color corresponds to each pixel.

여기서, 컬러필터층이라 함은 컬러패턴과, 각 컬러패턴 사이에 형성되는 블랙매트릭스와, 컬러패턴과 블랙매트릭스 위에 평탄화 및 보호층으로 형성되는 오버코트(overcoat)층까지 포함하며, 이하에는 이를 컬러필터라 명기한다.Here, the color filter layer includes a color pattern, a black matrix formed between each color pattern, and an overcoat layer formed as a planarization and a protective layer on the color pattern and the black matrix, hereinafter referred to as a color filter. Please specify.

도 1은 상기 언급된 종래기술에 따른 액정표시장치의 컬러필터를 나타낸 것이다.1 shows a color filter of a liquid crystal display according to the related art mentioned above.

도 1에서, 투명한 상부기판(1)의 표면에 형성된 컬러필터층(6)은 각 화소마다 적, 녹, 청의 3원색의 컬러패턴(5R,5G,5B)이 형성되고, 적, 녹, 청색의 컬러패턴(5R, 5G, 5B)들 사이에는 크롬(Cr) 혹은 흑색 유기물로 패턴 형성된 블랙매트릭스(3)가 형성되어 있는 구조를 갖는다. 상기 블랙매트릭스(3)는 상부기판(1)을 통과한 빛이 화소 사이로 입사될 때 빛을 차단하는 광차단 기능을 하고, 또한 제조공정상 각 적, 녹, 청의 컬러필터(5R, 5G, 5B)들이 서로 인접하여 배열될 때 다른 컬러패턴으로 빛이 입사되는 것을 차단한다. 그리고 컬러패턴의 보호와 표면의 평탄성 향상을 위하여 오버코트층(7)이 형성되어 있고, 이 오버코트층(7)위에 투명전극(9)이 형성된 구조를 취한다.In FIG. 1, the color filter layer 6 formed on the surface of the transparent upper substrate 1 has three primary color patterns 5R, 5G, and 5B of red, green, and blue, and red, green, and blue colors are formed for each pixel. A black matrix 3 patterned with chromium (Cr) or a black organic material is formed between the color patterns 5R, 5G, and 5B. The black matrix 3 has a light blocking function that blocks light when light passing through the upper substrate 1 is incident between pixels, and also has red, green, and blue color filters 5R, 5G, and 5B in the manufacturing process. When they are arranged adjacent to each other, it blocks light from being incident on different color patterns. The overcoat layer 7 is formed to protect the color pattern and to improve the flatness of the surface, and the transparent electrode 9 is formed on the overcoat layer 7.

이하에서는, 상술한 종래 구조의 컬러필터를 제조하는 방법에 대해 살펴본다.Hereinafter, a method of manufacturing the above-described color filter of the conventional structure will be described.

종래의 컬러필터 제조방법에는 염색법, 전착법, 안료분산법, 염료분산법, 인쇄법 등 여러 가지가 있으나, 여기서는 현재 신뢰성에서 가장 우수하여 많이 쓰는 안료분산법에 의한 방법을 예로 들어 설명한다.Conventional color filter manufacturing methods include a dyeing method, electrodeposition method, pigment dispersion method, dye dispersion method, printing method, etc., but here, the method by the pigment dispersion method which is most excellent in reliability at present is used as an example.

먼저, 투명한 상부기판(1)에 광 차단층인 블랙 매트릭스(3)를 형성한다. 이 공정 후 적색안료가 분산된 감광성 수지를 스핀 도포하고, 저온 건조시킨 다음, 미리 준비한 컬러패턴을 위한 마스크를 적색염료층 위에 개재하고 적외선 노광후, 현상하여 소정위치에 적색 컬러패턴(5R)을 형성한다. 같은 방법은 감광성 수지에 분산되는 안료를 달리하여 두 번째색, 세 번째색으로 같은 공정을 반복하여 녹색, 청색의 컬러패턴(5G,5B)을 형성시킨다. First, a black matrix 3 that is a light blocking layer is formed on the transparent upper substrate 1. After this step, spin-coated a photosensitive resin in which red pigment is dispersed, dried at low temperature, a mask for a color pattern prepared in advance is interposed on a red dye layer, and after infrared exposure, developed to develop a red color pattern 5R at a predetermined position. Form. In the same method, the pigments dispersed in the photosensitive resin are different, and the same process is repeated in the second and third colors to form green and blue color patterns 5G and 5B.

이렇게 각 블랙 매트릭스(3) 사이에 적색, 녹색 및 청색의 컬러패턴(5R, 5G, 5B)을 형성한 후, 이들 컬러패턴(5R,5G,5B)을 보호함과 아울러 각 컬러패턴(5R, 5G,5B)의 단차를 없애어 평탄화하기 위해, 아크릴 수지, 에폭시 또는 폴리아미드 등의 투명수지로 오버코트층(7)을 형성한다. 그리고 오버코트층(7) 위에 ITO(indium thin oxide) 또는 IZO를 형성하고 이를 패터닝하여 투명전극(9)을 형성한다.After forming the red, green, and blue color patterns 5R, 5G, and 5B between the black matrices 3, the color patterns 5R, 5G, and 5B are protected and each color pattern 5R, The overcoat layer 7 is formed of a transparent resin such as acrylic resin, epoxy, or polyamide in order to eliminate the level difference of 5G and 5B). An indium thin oxide (ITO) or IZO is formed on the overcoat layer 7 and patterned to form a transparent electrode 9.

그러나, 상술한 종래기술은, 각 컬러패턴을 형성하는 과정에서, 블랙 매트릭스영역과 각 컬러패턴영역이 중첩되는 부분이 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 높아져 각 컬러패턴의 두께가 불균일해진다. 따라서, 러빙 시 원하는 방향으로 러빙이 되지 않는 부분이 발생하여 불량을 야기시키며, 빛샘 등의 문제점이 있다. However, in the above-described conventional technique, in the process of forming each color pattern, the portion where the black matrix region and the color pattern region overlap each other is relatively thicker than other portions, and thus the thickness of each color pattern becomes uneven. Therefore, a portion that does not rub in the desired direction during rubbing occurs to cause a defect, there is a problem such as light leakage.

따라서, 상기 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 블랙 매트릭스영역과 각 컬러패턴영역이 중첩되는 부분이 다른 부분과 동일한 두께를 갖도록 하여, 표면 이 평탄한 컬러필터 형성방법을 제공하려는 것이다. Accordingly, to solve the above problem, an object of the present invention is to provide a method of forming a color filter having a flat surface, such that a portion where the black matrix region and each color pattern region overlap each other has the same thickness as other portions.

본 발명의 다른 목적은 오버코트막 형성 공정을 생략하여 공정을 단순화시킬 수 있는 컬러필터 형성방법을 제공하려는 것이다. Another object of the present invention is to provide a color filter forming method that can simplify the process by omitting the overcoat film forming process.

상기 목적들을 달성하고자, 본 발명에 따른 컬러필터 제조방법은 상부 기판 위에 블랙 매트릭스 형성용 막을 도포, 노광 및 과도 현상하여 네거티브 및 포지티브한 이중 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 기판 결과물에 베이킹 공정을 진행하여 상기 블랙 매트릭스의 측면 프로파일을 층상 구조로 변형시키는 단계와, 이로부터 얻어지는 결과물을 덮되 층상구조의 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스의 표면을 노출시켜 평탄화된 각각의 컬러필터 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the method for manufacturing a color filter according to the present invention comprises the steps of applying, exposing and overdeveloping a film for forming a black matrix on an upper substrate to form a black matrix having a negative and positive double side profile, Performing a baking process to deform the side profile of the black matrix into a layered structure, and covering the resulting product, exposing the surface of the black matrix having the side profile of the layered structure to form respective flattened color filter patterns; Characterized in that it comprises a step.

상기 블랙 매트릭스 형성용 막은 감광성 블랙수지를 이용한다.The black matrix forming film uses photosensitive black resin.

상기 과도 현상공정은 표준 현상시간보다 30∼50초 더 진행하는 것이 바람직하다.The transient development process is preferably 30 to 50 seconds longer than the standard development time.

상기 과도 현상공정은, 바람직하게는, KOH 및 TMAH 중 어느 하나의 현상용액을 이용한다.In the transient developing step, preferably, any one of KOH and TMAH is used.

상기 네거티브 및 포지티브한 이중 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스는, 바람직하게는, 양측면의 상단 및 하단부위가 중심부위 보다 3∼5㎛ 두께로 언더컷된다.The black matrix having the negative and positive double side profile is preferably undercut at the top and bottom portions of both sides 3 to 5 mu m thicker than on the center portion.

상기 베이킹 공정은, 바람직하게는, 200∼250℃ 온도에서 진행한다.The baking step is preferably performed at a temperature of 200 to 250 ° C.

(실시예)         (Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 컬러필터 제조방법에는 염색법, 전착법, 안료분산법, 염료분산법, 인쇄법 등 여러 가지가 있으나, 여기서는 현재 신뢰성에서 가장 우수하여 많이 쓰는 안료분산법에 의한 방법을 예로 들어 설명한다.There are various methods for manufacturing a color filter according to the present invention, such as a dyeing method, electrodeposition method, pigment dispersion method, dye dispersion method and printing method. .

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 부분단면도이다.2a to 2c is a partial cross-sectional view for each process for explaining the color filter manufacturing method according to the present invention.

본 발명에 따른 컬러필터 제조방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 글라스 재질의 상부기판(11) 위에 크롬(Cr)과 같은 저반사 특성을 갖는 감광성 블랙수지를 증착하고 노광 및 과도 현상하여 블랙 매트릭스(13)를 형성한다. 이때, 상기 과도 현상공정은 KOH 및 TMAH 중 어느 하나의 현상용액을 이용하여 표준 현상시간을 초과하여 진행한다. 여기서, 과도 현상시간은, 바람직하게는, 표준 현상시간보다 30∼50초 더 진행한다. In the method of manufacturing a color filter according to the present invention, as shown in FIG. 2A, first, a photosensitive black resin having a low reflection characteristic such as chromium (Cr) is deposited on an upper substrate 11 of glass material, and then exposed and overdeveloped. The black matrix 13 is formed. At this time, the transient development process is carried out in excess of the standard development time using any one of the developing solution of KOH and TMAH. Here, the transient developing time is preferably 30 to 50 seconds further than the standard developing time.

한편, 상기 과도 현상공정에 의해, 블랙 매트릭스(13)는 양측면의 상단 및 하단부위가 중심부위 보다 3∼5㎛ 두께로 언더컷되어, 결과적으로, 네거티브(negative) 및 포지티브(positive)한 이중 측면 프로파일(profile)을 갖는다. On the other hand, by the transient development process, the black matrix 13 undercuts the upper and lower portions of both sides at a thickness of 3 to 5 탆 thicker than the central portion, resulting in a negative and positive double side profile. has (profile)

도 2b에 도시된 바와 같이, 기판 결과물에 베이킹(baking) 공정(21)을 진행하여 블랙 매트릭스의 형상을 변형시킨다. 즉, 상기 베이킹 공정(21)에 의해, 블랙 매트릭스의 언더컷된 부위가 주저 앉으면서 그 측면 프로파일이 네거티브 및 포지 티브한 이중 구조에서 층상 구조로 변형된다. 이때, 베이킹 공정(21)은, 바람직하게는, 200∼250℃ 온도에서 진행한다. As shown in FIG. 2B, the substrate result is subjected to a baking process 21 to deform the shape of the black matrix. That is, by the baking process 21, the undercutted portion of the black matrix is receded, and its side profile is changed from the negative and positive double structure to the layer structure. At this time, the baking process 21, Preferably, it advances at 200-250 degreeC temperature.

한편, 도 2b에서 미설명된 도면부호 13a는 층상 구조의 측면 프로파일을 가진 블랙 매트릭스를 나타낸 것이다.Meanwhile, reference numeral 13a, which is not described in FIG. 2B, indicates a black matrix having a side profile of the layer structure.

도 2c에 도시된 바와 같이, 그로부터 얻어지는 결과물 위에 적색안료가 분산된 감광성 수지나 폴리머를 스핀 도포하고, 저온 건조시킨 다음, 미리 준비한 컬러패턴을 위한 마스크를 적색염료층 위에 개재하고 적외선 노광후, 현상하여 소정위치에 적색 컬러패턴(17R)을 형성한다. 같은 방법은 감광성 수지나 폴리머에 분산되는 안료를 달리하여 두 번째색, 세 번째색으로 같은 공정을 반복하여 녹색 컬러패턴(17G) 및 청색 컬러패턴(미도시)을 형성시킨다. As shown in FIG. 2C, spin-coated photosensitive resin or polymer having a red pigment dispersed thereon on the resultant obtained therefrom, dried at low temperature, and a mask for a pre-prepared color pattern is interposed on the red dye layer and developed after infrared exposure. To form a red color pattern 17R at a predetermined position. In the same method, the green color pattern 17G and the blue color pattern (not shown) are formed by repeating the same process in the second and third colors by different pigments dispersed in the photosensitive resin or polymer.

이렇게 각 적색, 녹색 및 청색 컬러패턴은 층상구조의 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스(13a)의 표면을 노출시킨 상태에서, 블랙 매트릭스(13a) 사이에 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 컬러필터는 블랙 매트릭스영역과 각 컬러패턴영역이 중첩되는 부분이 다른 부분과 동일한 두께를 갖게 되어, 표면이 평탄한 구조를 얻는다. 즉, 본 발명은 블랙 매트릭스의 층상 구조 측면에 각 컬러패턴이 중첩되도록 하여, 표면이 평탄한 컬러필터를 제조할 수 있다. In this way, each of the red, green, and blue color patterns is formed between the black matrices 13a while exposing the surface of the black matrix 13a having the side profile of the layer structure. Therefore, in the color filter according to the present invention, the portion where the black matrix region and the color pattern region overlap each other has the same thickness as the other portion, thereby obtaining a flat surface structure. That is, the present invention can produce a color filter having a flat surface by overlapping each color pattern on the side of the layer structure of the black matrix.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 블랙 매트릭스의 측면 프로파일이 층상 구조를 갖도록 제조하고 나서, 블랙 매트릭스의 층상 구조 측면에 각 컬러패턴이 중첩되도록 함으로써, 표면이 평탄한 컬러필터를 제조할 수 있으며, 이로써 러 빙불량을 사전에 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, a color filter having a flat surface can be manufactured by manufacturing the side profile of the black matrix to have a layered structure and then overlapping each color pattern on the side of the layered structure of the black matrix. You can prevent rubbing in advance.

또한, 본 발명은 평탄화를 위한 별도의 오버코트막 제조공정이 불필요함에 따라, 컬러필터 제조공정이 단순화된 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the color filter manufacturing process is simplified as a separate overcoat film manufacturing process for planarization is unnecessary.

Claims (6)

상부 기판 위에 블랙 매트릭스 형성용 막을 도포, 노광 및 과도 현상하여 네거티브 및 포지티브한 이중 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와,Applying, exposing and overdeveloping a film for forming a black matrix on the upper substrate to form a black matrix having negative and positive double side profiles; 상기 기판 결과물에 베이킹 공정을 진행하여 상기 블랙 매트릭스의 측면 프로파일을 층상 구조로 변형시키는 단계와, Performing a baking process on the substrate resultant to deform the side profile of the black matrix into a layered structure; 이로부터 얻어지는 결과물을 덮되, 상기 층상구조의 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스의 표면을 노출시켜 평탄화된 각각의 컬러필터 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법.Covering the resultant obtained therefrom, and forming a flattened color filter pattern by exposing the surface of the black matrix having the side profile of the layered structure. 제 1항에 있어서, 블랙 매트릭스 형성용 막은 감광성 블랙수지를 이용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법.The method for manufacturing a color filter according to claim 1, wherein the film for forming a black matrix uses photosensitive black resin. 제 1항에 있어서, 상기 과도 현상공정은 표준 현상시간보다 30∼50초 더 진행하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법.The method of claim 1, wherein the transient developing process is performed 30 to 50 seconds longer than the standard developing time. 제 1항에 있어서, 상기 과도 현상공정은 KOH 및 TMAH 중 어느 하나의 현상용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법. The method of claim 1, wherein the transient developing process uses any one of KOH and TMAH. 제 1항에 있어서, 상기 네거티브 및 포지티브한 이중 측면 프로파일을 갖는 블랙 매트릭스는 양측면의 상단 및 하단부위가 중심부위 보다 3∼5㎛ 두께로 언더컷된 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법. The method of claim 1, wherein the black matrix having the negative and positive double side profile has an upper cut and a lower end of both sides undercut to a thickness of 3 to 5 탆 thicker than the center. 제 1항에 있어서, 상기 베이킹 공정은 200∼250℃ 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법.The method of claim 1, wherein the baking process is performed at a temperature of 200 to 250 ° C.
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