KR101085133B1 - Method of Fabricating Color Filter Array Substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공정을 단순화할 수 있음과 아울러 오버코트층의 표면을 평탄화할 수 있는 컬러필터 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a color filter array substrate that can simplify the process and can planarize the surface of the overcoat layer.
본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판의 제조방법은, 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터가 형성된 기판 상에 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층을 형성하는 단계와; 상기 오버코트층 상에 평판 소프트 몰드를 정렬하는 단계와; 상기 평판 소프트 몰드를 이용하여 상기 오버코트층을 평탄화하는 단계를 포함하며, 상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는 상기 기판 상에 불투명층과 에치 레지스트를 형성하는 단계와; 상기 에치 레지스트 상에 상기 블랙매트릭스와 대응하는 홈을 가지는 제1 소프트몰드를 가압하여 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 에치 레지스트 패턴을 마스크로 상기 불투명층을 식각하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a color filter array substrate according to the present invention includes the steps of forming a black matrix on a substrate; Forming red, green, and blue color filters on the substrate on which the black matrix is formed; Forming an overcoat layer including a white color filter on the substrate on which the red, green, and blue color filters are formed; Aligning a flat soft mold on the overcoat layer; Planarizing the overcoat layer using the flat plate soft mold, wherein forming the black matrix comprises: forming an opaque layer and an etch resist on the substrate; Pressing a first soft mold having a groove corresponding to the black matrix on the etch resist to form an etch resist pattern; Etching the opaque layer using the etch resist pattern as a mask.
Description
도 1은 종래의 액정표시패널을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a conventional liquid crystal display panel.
도 2는 종래 백색 컬러필터를 포함하는 컬러필터 어레이 기판을 상세히 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating in detail a color filter array substrate including a conventional white color filter.
도 3a 내지 도 3l는 도 2에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.3A to 3L are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.4 is a plan view illustrating a color filter array substrate of a liquid crystal display panel according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the color filter array substrate illustrated in FIG. 4.
도 6a 및 도 6m은 도 5에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.6A and 6M are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 5.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view illustrating a color filter array substrate of a liquid crystal display panel according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8d는 도 7에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다. 8A to 8D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 7.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다. 9 is a cross-sectional view illustrating a color filter array substrate of a liquid crystal display panel according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 10a 내지 도 10d는 도 9에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.10A through 10D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 9.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다. 11 is a cross-sectional view illustrating a color filter array substrate of a liquid crystal display panel according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 12a 내지 도 12f는 도 11에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
12A to 12F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 11.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art
1,11,21,101 : 기판 2,102 : 블랙매트릭스1,11,21,101: Substrate 2,102: Black Matrix
4,104 : 컬러필터 6 : 공통전극4,104 color filter 6 common electrode
8 : 액정 10 : 컬러필터 어레이 기판8: liquid crystal 10: color filter array substrate
12 : 게이트라인 14 : 화소전극12
16 : 박막트랜지스터 18 : 데이터라인16: thin film transistor 18: data line
20 : 박막트랜지스터 어레이 기판 22,122 : 오버코트층20: thin film transistor array substrate 22,122: overcoat layer
24,124 : 스페이서
24,124: spacer
본 발명은 컬러필터 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정을 단순화할 수 있음과 아울러 오버코트층의 표면을 평탄화할 수 있는 컬러필터 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a color filter array substrate, and more particularly, to a method for manufacturing a color filter array substrate that can simplify the process and can planarize the surface of the overcoat layer.
통상, 액정표시소자(Liquid Crystal Display; LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. 이를 위하여, 액정표시소자는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 이 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. 액정표시패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 기준전극, 즉 공통전극이 마련되게 된다. 통상, 화소전극은 하부기판 상에 액정셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀이 구동된다.In general, a liquid crystal display (LCD) displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal display panel. The liquid crystal display panel is provided with pixel electrodes and a reference electrode, that is, a common electrode, for applying an electric field to each of the liquid crystal cells. In general, the pixel electrode is formed for each liquid crystal cell on the lower substrate, while the common electrode is integrally formed on the front surface of the upper substrate. Each of the pixel electrodes is connected to a thin film transistor (TFT) used as a switching element. The liquid crystal cell is driven along with the common electrode in accordance with the data signal supplied through the TFT.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시패널은 액정(8)을 사이에 두고 합착된 컬러필터 어레이 기판(10)과 박막트랜지스터 어레이 기판(20)을 구비한다. Referring to FIG. 1, a conventional liquid crystal display panel includes a color
액정(8)은 자신에게 인가된 전계에 응답하여 회전됨으로써 박막트랜지스터 어레이 기판(20)을 경유하여 입사되는 빛의 투과량을 조절하게 된다. The
컬러필터 어레이 기판(10)은 상부기판(1)의 배면 상에 형성되는 컬러필터(4), 블랙매트릭스(2) 및 공통전극(6)을 구비한다. 컬러필터(4)는 적(R), 녹(G) 및 청(B) 색의 컬러필터를 포함하여 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표 시를 가능하게 한다. 인접한 색의 컬러필터(4)들 사이에는 블랙 매트릭스(2)가 형성되어 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수함으로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다. The color
박막트랜지스터 어레이 기판(20)은 하부기판(21)의 전면에 게이트절연막을 사이에 두고 데이터라인(18)과 게이트라인(12)이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 TFT(16)가 형성된다. TFT(16)는 게이트라인(12)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(18)에 접속된 소스전극, 활성층 및 오믹접촉층을 포함하는 채널부를 사이에 두고 소스전극과 마주보는 드레인전극으로 이루어진다. 이 TFT(16)는 화소전극(14)과 전기적으로 접속된다. 이러한 TFT(16)는 게이트라인(12)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(18)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(14)에 공급한다. The thin film
화소전극(14)은 데이터라인(18)과 게이트라인(12)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 이 화소전극(14)은 드레인전극을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 공통전극(6)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(21)과 상부기판(1) 사이에 위치하는 액정(8)은 유전율이방성에 의해 회전하게 된다. 이에 따라, 광원으로부터 화소전극(14)을 경유하여 공급되는 광이 상부기판(1) 쪽으로 투과된다. The
도 1에 도시된 액정표시패널의 각 화소는 적색(R)을 구현하는 서브화소, 녹색(G)을 구현하는 서브화소, 청색(B)을 구현하는 서브화소로 이루어진다. 이 경우, R,G,B 서브 화소로 이루어진 화소는 백라이트에서 출사된 광량이 100%일 때 칼 라필터(4)를 통해 상부기판(1)으로 출사되는 광량이 약 27~33%정도 밖에 되지 않아 휘도가 저하된다.Each pixel of the liquid crystal display panel illustrated in FIG. 1 includes a subpixel implementing red (R), a subpixel implementing green (G), and a subpixel implementing blue (B). In this case, the pixel consisting of the R, G, and B sub-pixels emits only about 27 to 33% of the light emitted through the
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판이 제안되었다.In order to solve this problem, a color filter array substrate of the liquid crystal display panel shown in FIG. 2 has been proposed.
도 2에 도시된 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판은 적색(R)을 구현하는 서브화소, 녹색(G)을 구현하는 서브화소, 청색(B)을 구현하는 서브화소, 백색(W)을 구현하는 서브화소를 하나의 화소를 구성한다. 여기서, W 서브화소는 백라이트 유닛에서 출사되는 광량이 100%일 때 컬러필터(4)를 통해 상부기판(1)으로 출사되는 광량이 85%이상으로 높다. 이에 따라, R,G,B,W 서브화소로 이루어진 각 화소의 광출사량의 평균값이 상대적으로 높아져 휘도가 향상된다.The color filter array substrate of the liquid crystal display panel illustrated in FIG. 2 implements subpixels implementing red (R), subpixels implementing green (G), subpixels implementing blue (B), and white (W). A subpixel constitutes one pixel. In this case, when the amount of light emitted from the backlight unit is 100%, the amount of light emitted to the
도 3a 내지 도 3l는 도 2에 도시된 액정표시패널의 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.3A to 3L are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter array substrate of the liquid crystal display panel illustrated in FIG. 2.
먼저, 상부기판(1) 상에 스퍼터링, 스핀 코팅 또는 스핀리스 등의 도포방법을 통해 도 3a에 도시된 바와 같이 불투명층(54)이 형성된다. 불투명층(54)은 크롬(Cr)을 포함하는 불투명금속 또는 불투명수지가 이용된다. 이어서, 노광영역(S1)과 차단영역(S2)을 정의하는 제1 마스크(50)를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 포토레지스트패턴(52)이 불투명층(54) 상에 형성된다. 이 포토레지스트패턴(52)을 이용한 식각공정으로 불투명층(54)이 패터닝됨으로써 도 3b에 도시된 바와 같이 상부기판(1) 상에 블랙매트릭스(2)가 형성된다.First, an
블랙매트릭스(2)가 형성된 상부기판(1) 상에 적색 수지(58)가 도 3c에 도시 된 바와 같이 전면 도포된다. 이어서, 노광영역(S1)과 차단영역(S2)을 정의하는 제2 마스크(56)를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 적색 수지(58)가 패터닝됨으로써 도 3d에 도시된 바와 같이 적색 컬러필터(4R)가 형성된다.On the
적색 컬러필터(4R)가 형성된 상부기판(1) 상에 녹색 수지(60)가 도 3e에 도시된 바와 같이 전면 도포된다. 이어서, 노광영역(S1)과 차단영역(S2)을 정의하는 제3 마스크(62)를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 녹색 수지(60)가 패터닝됨으로써 도 3f에 도시된 바와 같이 녹색 컬러필터(4G)가 형성된다.On the
녹색 컬러필터(4G)가 형성된 상부기판(1) 상에 청색 수지(64)가 도 3g에 도시된 바와 같이 전면 도포된다. 이어서, 노광영역(S1)과 차단영역(S2)을 정의하는 제4 마스크(66)를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 청색 수지(64)가 패터닝됨으로써 도 3h에 도시된 바와 같이 청색 컬러필터(4B)가 형성된다.On the
청색 컬러필터(4B)가 형성된 상부기판(1) 상에 백색 수지(68)가 도 3i에 도시된 바와 같이 전면 도포된다. 백색 수지(68)는 아크릴계열의 수지 등을 포함하는 유기절연물질이 이용된다. 이어서, 노광영역(S1)과 차단영역(S2)을 정의하는 제5 마스크(70)를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 백색 수지(68)가 패터닝됨으로써 도 3j에 도시된 바와 같이 백색 컬러필터(4W)가 형성된다.On the
백색 컬러필터(4W)가 형성된 상부기판(1) 상에 유기절연물질이 전면 도포됨으로써 도 3k에 도시된 바와 같이 평탄화층(22)이 형성된다. The organic insulating material is entirely coated on the
평탄화층(22)이 형성된 상부기판(1) 상에 유기물(76)이 전면 도포된다. 이어서, 노광영역(S1)과 차단영역(S2)을 정의하는 제6 마스크(72)를 이용한 포토리쏘 그래피 공정에 의해 포토레지스트패턴(74)이 형성된다. 이 포토레지스트패턴(74)에 의해 유기물(76)이 패터닝됨으로써 도 3j에 도시된 바와 같이 스페이서(24)가 형성된다.The
이와 같이, 도 2에 도시된 컬러필터 어레이 기판을 형성하기 위해서는 6번의 마스크공정이 필요로 한다. 이 경우 제조공정이 복잡하여 원가 절감에 한계가 있으므로 제조 공정을 단순화하여 제조 단가를 줄일 수 있는 방안이 요구된다.
As such, six mask processes are required to form the color filter array substrate illustrated in FIG. 2. In this case, since the manufacturing process is complicated and there is a limit in cost reduction, a method of reducing manufacturing cost by simplifying the manufacturing process is required.
따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화할 수 있는 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter array substrate which can simplify the process.
또한, 본 발명의 다른 목적은 오버코트층의 표면을 평탄화할 수 있는 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 데 있다.
In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter array substrate that can planarize the surface of the overcoat layer.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판의 제조방법은 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터가 형성된 기판 상에 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층을 형성하는 단계와; 상기 오버코트층 상에 평판 소프트 몰드를 정렬하는 단계와; 상기 평판 소프트 몰드를 이용하여 상기 오버코트층을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징 으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a color filter array substrate according to the present invention comprises the steps of forming a black matrix on the substrate; Forming red, green, and blue color filters on the substrate on which the black matrix is formed; Forming an overcoat layer including a white color filter on the substrate on which the red, green, and blue color filters are formed; Aligning a flat soft mold on the overcoat layer; And planarizing the overcoat layer using the flat soft mold.
상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는 상기 기판 상에 불투명층과 에치 레지스트를 형성하는 단계와; 상기 에치 레지스트 상에 상기 블랙매트릭스와 대응하는 홈을 가지는 제1 소프트몰드를 가압하여 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 에치 레지스트 패턴을 마스크로 상기 불투명층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming the black matrix comprises forming an opaque layer and an etch resist on the substrate; Pressing a first soft mold having a groove corresponding to the black matrix on the etch resist to form an etch resist pattern; And etching the opaque layer using the etch resist pattern as a mask.
상기 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 제1 소프트 몰드의 자중 정도의 무게로 상기 에치 레지스트를 약 10분~2시간 동안 130℃이하의 온도로 베이킹하거나 자외선을 조사하면서 상기 에치 레지스트를 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the etch resist pattern may include pressurizing the etch resist while baking the etch resist at a temperature of 130 ° C. or less for about 10 minutes to 2 hours or by irradiating ultraviolet rays with the weight of the weight of the first soft mold. Characterized in that it comprises a.
상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 형성하는 단계는 상기 기판 상에 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 중 어느 하나에 해당하는 수지를 형성하는 단계와; 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터 중 어느 하나에 해당하는 수지 상에 상기 컬러필터와 대응하는 홈을 가지는 제2 소프트몰드를 가압하여 상기 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the red, green, and blue color filters on the substrate on which the black matrix is formed may include forming a resin corresponding to any one of the red, green, and blue color filters on the substrate; And pressing the second soft mold having a groove corresponding to the color filter on the resin corresponding to any one of the red, green, and blue color filters to form the color filter.
상기 컬러필터와 대응하는 홈을 가지는 제2 소프트몰드를 가압하여 상기 컬러필터를 형성하는 단계는 상기 제2 소프트 몰드 중 어느 하나의 자중 정도의 무게로 상기 수지를 약 10분~2시간 동안 130℃이하의 온도로 베이킹하거나 자외선을 조사하면서 상기 수지를 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Pressing the second soft mold having a groove corresponding to the color filter to form the color filter may be carried out at 130 ° C. for about 10 minutes to 2 hours at a weight of about 2 weight of the second soft mold. Pressing the resin while baking at a temperature below or irradiating with ultraviolet rays.
상기 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층은 친수성 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.The overcoat layer including the white color filter may be formed of a hydrophilic material.
상기 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층은 액상 고분자 전구체 및 액상화된 고분자 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.The overcoat layer including the white color filter may be formed of any one of a liquid polymer precursor and a liquefied polymer.
상기 제1 및 제2 소프트 몰드는 소수성 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.The first and second soft molds are formed of a hydrophobic material.
상기 제1 및 제2 소프트 몰드는 폴리디메틸실록세인, 폴리 우레탄 및 크로스 링크드 노볼락 수지 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first and second soft molds are characterized by comprising any one of polydimethylsiloxane, polyurethane and cross linked novolac resin.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판의 제조방법은 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터가 형성된 기판 상에 투명수지를 코팅하는 단계와; 상기 투명 수지가 형성된 기판 상부에 홈과 돌기를 가지는 소프트 몰드를 정렬하는 단계와; 상기 소프트 몰드를 이용하여 백색 컬러필터, 오버코트층 및 스페이서 중 적어도 두 개를 동시에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a color filter array substrate according to the present invention comprises the steps of forming a black matrix on the substrate; Forming red, green, and blue color filters on the substrate on which the black matrix is formed; Coating a transparent resin on the substrate on which the red, green, and blue color filters are formed; Arranging a soft mold having grooves and protrusions on the substrate on which the transparent resin is formed; And simultaneously forming at least two of the white color filter, the overcoat layer, and the spacer using the soft mold.
상기 소프트 몰드를 이용하여 백색 컬러필터, 오버코트층 및 스페이서를 동시에 형성하는 단계는 상기 투명수지 상에 상기 스페이서와 대응하는 홈을 가지는 소프트몰드를 가압하는 단계와; 상기 홈 내로 상기 투명수지가 이동하여 스페이서를 형성함과 아울러 소프트 몰드의 표면과 상기 투명수지가 접촉되어 평탄하면서 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Simultaneously forming a white color filter, an overcoat layer and a spacer using the soft mold may include pressing a soft mold having a groove corresponding to the spacer on the transparent resin; The transparent resin is moved into the groove to form a spacer, and the surface of the soft mold and the transparent resin in contact with the transparent resin comprising a step of forming an overcoat layer comprising a white color filter.
상기 투명수지 상에 상기 스페이서와 대응하는 홈을 가지는 소프트몰드를 가압하는 단계는 상기 소프트 몰드의 자중 정도의 무게로 상기 투명수지를 약 10분~2시간 동안 130℃이하의 온도로 베이킹하거나 자외선을 조사하면서 상기 상기 투명수지를 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Pressing the soft mold having a groove corresponding to the spacer on the transparent resin may be performed by baking the transparent resin at a temperature of 130 ° C. or lower for about 10 minutes to 2 hours by weight of the soft weight of the soft mold. Pressing the transparent resin while irradiating, characterized in that it comprises.
상기 투명수지는 액상 고분자 전구체 및 액상화된 고분자 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.The transparent resin is characterized in that it is formed of any one of a liquid polymer precursor and a liquefied polymer.
상기 제1 및 제2 소프트 몰드는 폴리디메틸실록세인, 폴리 우레탄 및 크로스 링크드 노볼락 수지 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first and second soft molds are characterized by comprising any one of polydimethylsiloxane, polyurethane and cross linked novolac resin.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 4 내지 도 12f를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 12F.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 평면도 및 단면도이다.4 and 5 are a plan view and a cross-sectional view showing a color filter array substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컬러필터 어레이 기판은 상부기판(101) 상에 형성되는 블랙매트릭스(102), 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(104R,104G,104B), 백색 컬러필터(104W)를 포함하는 오버코트층(122), 오버코트층(122) 상에 형성된 스페이서(124)를 구비한다.4 and 5, the color filter array substrate according to the first embodiment of the present invention includes a
블랙매트릭스(102)는 상부기판(101) 상에 매트릭스 형태로 형성되어 컬러필터(104)들이 형성되어질 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접 셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 하게 된다. 이러한 블랙매트릭스(102)는 박막트랜지스터 어레이 기판의 화소전극을 제외한 영역, 즉 게이트라인, 데이터라인 및 박막트랜지스터와 중첩되게 형성된다.The
컬러필터(104)는 블랙 매트릭스(102)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(104)는 적색(R)을 구현하는 적색 컬러필터(104R), 녹색(G)을 구현하는 녹색 컬러필터(104G), 청색(B)을 구현하는 청색 컬러필터(104B), 백색(W)을 구현하는 백색 컬러필터(104W) 별로 형성되어 R, G, B, W 색상을 구현한다. The color filter 104 is formed in the cell region separated by the
오버코트층(122)은 백색 컬러필터(104W)를 포함하도록 형성된다. 즉, 오버코트층(122)은 백색 컬러필터(104W)와 동일물질로 동일 높이를 가지도록 형성된다.The
스페이서(124)는 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판 사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 한다. The
도 6a 내지 도 6k는 도 5에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.6A through 6K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 5.
먼저, 상부기판(101) 상에 크롬(Cr)을 포함하는 불투명금속 또는 불투명수지 등이 전면 도포됨으로써 도 6a에 도시된 바와 같이 불투명층(154)이 형성된다. 이 불투명층(154) 상에 노즐분사, 스핀리스 코팅 또는 스핀코팅 등의 도포공정에 의해 제1 에치 레지스트 용액(156)이 형성된다. 여기서, 에치 레지스트 용액(156)은 내열성과 내약품성을 가지는 재료, 예를 들어 에탄올(Ethanol)용액에 노볼락 수지(Novolac resin)가 약 5~30wt% 첨가된 용액이 이용된다. First, an
이어서, 에치 레지스트 용액(156) 상부에 홈(152a)과 돌출부(152b)를 가지는 제1 소프트 몰드(150)가 정렬된다. 제1 소프트 몰드의 홈(152a)은 블랙매트릭스가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 제1 소프트 몰드(150)는 탄성이 큰 고무 재료, 예를 들어 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane ; PDMS), 폴리 우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac Resin) 등이 이용된다. Subsequently, the first
이러한 제1 소프트 몰드(150)는 돌출부(152b) 표면과 불투명층(154)이 접촉되도록 에치 레지스트 용액(156)에 소정시간동안, 예를 들어 약 10분~2시간 동안 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 에치 레지스트 용액(156)에 자외선이 조사되면 에치 레지스트 용액(156)은 소프트(soft) 경화된다. 그러면, 제1 소프트 몰드(150)와 기판(101) 사이의 압력으로 발생하는 모세관 힘(Capillary force)과 제1 소프트 몰드(150)와 에치 레지스트 용액(156) 사이의 반발력에 의해 에치 레지스트 용액(156)이 제1 소프트 몰드의 홈(152a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 소프트 몰드의 홈(152a)과 반전 전사된 패턴 형태의 제1 에치 레지스트 패턴(148)이 형성된다. The first
그런 다음, 제1 소프트 몰드(150)와 기판(101)이 분리된 후 제1 에치 레지스트 패턴(148)을 마스크로 이용한 식각공정으로 불투명층(154)이 패터닝됨으로써 도 6c에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(102)가 형성된다. Then, after the first
이어서, 블랙매트릭스(102) 상에 잔존하는 에치 레지스트패턴(148)이 친환경적인 알코올계열의 스트립액을 이용한 스트립공정에 의해 제거된다.
Subsequently, the etch resist
블랙매트릭스(102)가 형성된 상부기판(101) 상에 도 6d에 도시된 바와 같이 적색 수지(158)가 전면 도포된다. 이 적색 수지(158)에는 친수성(Hydrophilic)의 중합물이 포함되어 있다. 친수성의 중합물은 예를 들어 친수성이 강한 액상 고분자 전구체(Liquid pre-polymer), 액상화된 고분자(Liqufied polymer) 또는 투과율이 높은 아크릴(Acryl)계나 에폭시(Epoxy)계 고분자 체인(polymer chain) 내에 친수성기를 가진 물질이 치환된 구조의 고분자 등이 이용된다.The
이어서, 적색 수지(158) 상부에 홈(162a)과 돌출부(162b)를 가지는 제2 소프트 몰드(160)가 정렬된다. 제2 소프트 몰드의 홈(162a)은 적색 컬러필터가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 제2 소프트 몰드(160)는 친수성의 적색 수지(158)와의 오염을 방지하기 위해 소수성(Hydrophobic)의 탄성이 큰 고무 재료로 형성된다. 제2 소프트 몰드(160)는 예를 들어 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane ; PDMS), 폴리 우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac Resin) 등이 이용된다. Subsequently, the second
이러한 제2 소프트 몰드(160)는 돌출부(162b) 표면과, 기판(101) 및/또는 블랙매트릭스(102)가 접촉되도록 적색 수지(158)에 소정시간동안, 예를 들어 약 10분~2시간 동안 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 적색 수지(158)에 자외선이 조사됨으로써 적색 수지(158)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 적색 수지(158)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 적색 수지(158)에 포함된 베이스 물질이 에폭시계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다.The second
그러면, 제2 소프트 몰드(160)와 기판(101) 사이의 압력으로 발생하는 모세관 힘(Capillary force)과, 제2 소프트 몰드(160)와 적색 수지(158) 사이의 반발력에 의해 적색 수지(158)는 제2 소프트 몰드의 홈(162a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 6e에 도시된 바와 같이 제2 소프트 몰드의 홈(162a)과 반전 전사된 패턴 형태의 적색 컬러필터(104R)가 형성된다.Then, the
적색 컬러필터(104R)가 형성된 상부기판(101) 상에 도 6f에 도시된 바와 같이 녹색 수지(164)가 전면 도포된다. 이 녹색 수지(164)에는 상술한 친수성(Hydrophilic)의 중합물이 포함되어 있다. 이어서, 녹색 수지(164) 상부에 홈(168a)과 돌출부(168b)를 가지는 제3 소프트 몰드(166)가 정렬된다. 제3 소프트 몰드의 홈(168a)은 녹색 컬러필터가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 제3 소프트 몰드(166)는 상술한 바와 같이 소수성(Hydrophobic)의 탄성이 큰 고무 재료로 형성된다. 이러한 제3 소프트 몰드(166)는 돌출부(168b) 표면과; 기판(101), 적색 컬러필터(104R) 및 블랙매트릭스(102) 중 적어도 어느 하나와 접촉되도록 녹색 수지(164)에 소정시간동안, 예를 들어 약 10분~2시간 동안 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 녹색 수지(164)에 자외선이 조사됨으로써 녹색 수지(164)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 녹색 수지(164)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 녹색 수지(164)에 포함된 베이스 물질이 에폭시계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다. 그러면, 녹색 수지(164)는 제3 소프트 몰드의 홈(168a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 6g에 도시된 바와 같이 제3 소프트 몰드의 홈(168a)과 반전 전사된 패턴 형태의 녹색 컬러필터(104G)가 형성된다.On the
녹색 컬러필터(104G)가 형성된 상부기판(101) 상에 도 6h에 도시된 바와 같이 청색 수지(146)가 전면 도포된다. 이 청색 수지(146)에는 상술한 친수성(Hydrophilic)의 중합물이 포함되어 있다. 이어서, 청색 수지(146) 상부에 홈(172a)과 돌출부(172b)를 가지는 제4 소프트 몰드(170)가 정렬된다. 제4 소프트 몰드의 홈(172a)은 청색 컬러필터가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 제4 소프트 몰드(170)는 상술한 바와 같이 소수성(Hydrophobic)의 탄성이 큰 고무 재료로 형성된다. 이러한 제4 소프트 몰드(170)는 돌출부(172b) 표면과 기판(101), 적색 컬러필터(104R) 및 블랙매트릭스(102) 중 적어도 어느 하나와 접촉되도록 청색 수지(146)에 소정시간동안, 예를 들어 약 10분~2시간 동안 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 청색 수지(146)에 자외선이 조사됨으로써 청색 수지(146)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 청색 수지(146)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 청색 수지(146)에 포함된 베이스 물질이 에폭시계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다. 그러면, 청색 수지(146)는 제4 소프트 몰드의 홈(172a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 6i에 도시된 바와 같이 제3 소프트 몰드의 홈(172a)과 반전 전사된 패턴 형태의 청색 컬러필터(104B)가 형성된다.On the
청색 컬러필터(104B)가 형성된 기판 상에 유기절연물질이 전면 인쇄됨으로써 도 6j에 도시된 바와 같이 백색 컬러필터(104W), 그 백색 컬러필터(104W)를 포함하는 오버코트층(122)이 형성된다.As the organic insulating material is entirely printed on the substrate on which the
백색 컬러필터(104W) 및 오버코트층(122)이 형성된 상부기판(101) 상에 도 6k에 도시된 바와 같이 유기절연물질(174)이 전면 도포된다. 이 유기절연물질(174) 상에 노즐분사, 스핀리스 코팅 또는 스핀코팅 등의 도포공정에 의해 제2 에치 레지스트 용액(142)이 형성된다. 이어서, 제2 에치 레지스트 용액(142) 상부에 홈(178a)과 돌출부(178b)를 가지는 제5 소프트 몰드(176)가 정렬된다. 제5 소프트 몰드의 홈(178a)은 스페이서가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 제5 소프트 몰드(176)는 돌출부(178b) 표면과 오버코트층(122)이 접촉되도록 제2 에치 레지스트 용액(142)에 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 제2 에치 레지스트 용액(142)에 자외선이 조사됨으로써 제2 에치 레지스트 용액(142)은 소프트(soft) 경화된다. 그러면, 제2 에치 레지스트 용액(142)이 제5 소프트 몰드의 홈(178a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 6l에 도시된 바와 같이 제5 소프트 몰드의 홈(178a)과 반전 전사된 패턴 형태의 제2 에치 레지스트패턴(144)이 형성된다. The organic insulating
그런 다음, 제5 소프트 몰드(176)와 기판(101)이 분리된 후 제2 에치 레지스트 패턴(144)을 마스크로 이용한 식각공정으로 유기절연물질(174)이 패터닝됨으로써 도 6m에 도시된 바와 같이 스페이서(124)가 형성된다. Then, after the fifth
이어서, 스페이서(124) 상에 잔존하는 제2 에치 레지스트패턴(144)이 친환경 적인 알코올계열의 스트립액을 이용한 스트립공정에 의해 제거된다.Subsequently, the second etch resist
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판의 제조방법은 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 소프트 몰드와 에치 레지스트를 이용하여 컬러필터 어레이 기판의 박막을 패터닝할 수 있다. 이에 따라, 고가의 노광장비가 필요없게 되며, 공정이 간단하면서 정밀도가 높아 공정시간을 줄일 수 있어 제조수율이 향상된다.As described above, in the method of manufacturing the color filter array substrate according to the first exemplary embodiment, the thin film of the color filter array substrate may be patterned using a soft mold and an etch resist without using a photolithography process. As a result, expensive exposure equipment is not required, and the process is simple and the precision is high, so that the processing time can be shortened and the manufacturing yield is improved.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컬러필터 어레이 기판은 도 5에 도시된 바와 같이 백색 컬러필터(104W)와 오버코트층(122) 간에 소정폭의 단차(d)가 형성된다. 이 단차에 의해 백색 컬러필터(104)와 대응되는 영역의 셀 갭과 오버코트층(122)과 대응되는 영역의 셀 갭이 다르다. 이에 따라, 화소전극과 공통전극 사이의 전계가 위치별로 다르게 액정에 인가되어 액정의 회전각도가 위치별로 달라지므로 얼룩등의 화질저하가 나타난다.Meanwhile, in the color filter array substrate according to the first exemplary embodiment, a step d having a predetermined width is formed between the
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a color filter array substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판은 도 5에 도시된 칼라필터 어레이 기판과 대비하여 오버코트층이 상부기판 전면에 걸쳐 평탄화되도록 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 7, the color filter array substrate according to the second embodiment of the present invention has the same configuration except that the overcoat layer is formed to be planarized over the entire upper substrate as compared to the color filter array substrate illustrated in FIG. 5. With elements. Accordingly, detailed description of the same components will be omitted.
오버코트층(122)은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(104R,104G,104B)가 형성된 기판이 평탄화되도록 형성된다. 이 오버코트층(122)은 백색 컬러필터(104W)를 포 함하도록 형성된다. 백색 컬러필터(104W)를 포함하도록 형성된 오버코트층(122)은 친수성이 강한 고분자 등이 이용된다. 친수성이 강한 고분자는 예를 들어 액상 고분자 전구체(Liquid pre-polymer), 액상화된 고분자(Liqufied polymer) 또는 투과율이 높은 아크릴(Acryl)계나 에폭시(Epoxy)계 고분자 체인(polymer chain) 내에 친수성기를 가진 물질이 치환된 구조의 고분자 등이 이용된다. 여기서, 액상 고분자 전구체는 유기물, 바인더, 광개시제 등을 포함한다. 유기물은 소프트 몰드와 접촉시 반발력을 가지면서 착색도가 20이하인 투명도가 양호한 물질, 예를 들어 폴리 에틸렌 글리콜(Poly Ethylene Glycol ; PEG) 등이 이용된다. 바인더는 아크릴릭 모노머(acrylic monomer)에 고착성이 좋은 스틸렌 코모노머(styrene co-monomer)가 첨가된 스틸렌-아크릴 코모노머가 이용된다. The
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판은 백색 컬러필터(104W)를 포함함과 아울러 표면이 평탄한 오버코트층(122)을 구비한다. 이 오버코트층(122)에 의해 셀갭이 액정패널 전체에 걸쳐 동일하므로 얼룩 등의 화질저하를 방지할 수 있다.As such, the color filter array substrate according to the second embodiment of the present invention includes a
도 8a 내지 도 8d는 도 7에 도시된 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층의 제조방법을 나타내는 단면도이다.8A to 8D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an overcoat layer including the white color filter illustrated in FIG. 7.
도 8a에 도시된 바와 같이 상부기판(101) 상에 블랙매트릭스(102), 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(104R,104G,104B)가 순차적으로 형성된다. 이 상부기판(101) 상에 도 8b에 도시된 바와 같이 친수성이 강한 고분자(182)가 전면 인쇄된다. 이 친수성이 강한 고분자(182)가 형성된 상부기판(101) 상에 도 8c에 도시된 바와 같이 평판 소프트 몰드(180)가 정렬된다. 이러한 평판 소프트 몰드(180)는 친수성이 강한 고분자(182)에 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 친수성이 강한 고분자(182)에 자외선이 조사됨으로써 친수성이 강한 고분자(182)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 친수성이 강한 고분자(182)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 친수성이 강한 고분자(182)에 포함된 베이스 물질이 에폭시 계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴 계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다. 그러면, 도 8d에 도시된 바와 같이 친수성이 강한 고분자(182)의 단차부가 평탄화해지면서 표면이 평탄한 오버코트층(122)이 형성된다. 그런 다음, 평판 소프트 몰드(180)와 기판(101)이 분리된 후 기판(101)은 약 200℃이상에서 큐어링(curing)된다.As shown in FIG. 8A, the
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판의 제조방법은 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 소프트 몰드와 에치 레지스트를 이용하여 컬러필터 어레이 기판의 박막을 패터닝하며, 오버코트층과 백색 컬러필터를 동시에 형성한다. 이에 따라, 고가의 노광장비가 필요없게 되며, 공정이 간단하면서 정밀도가 높아 공정시간을 줄일 수 있어 제조수율이 향상된다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판의 제조방법은 평판 소프트 몰드를 이용하여 오버코트층을 평탄하게 형성함으로써 얼룩 등의 화질저하를 방지할 수 있다. As described above, in the method of manufacturing the color filter array substrate according to the second embodiment of the present invention, the thin film of the color filter array substrate is patterned using a soft mold and an etch resist without using a photolithography process, and an overcoat layer and a white color The filter is formed at the same time. As a result, expensive exposure equipment is not required, and the process is simple and the precision is high, so that the processing time can be shortened and the manufacturing yield is improved. In addition, in the method of manufacturing the color filter array substrate according to the second embodiment of the present invention, the overcoat layer may be flattened using a flat plate soft mold to prevent deterioration of image quality such as spots.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다. 9 is a cross-sectional view illustrating a color filter array substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판은 도 7에 도시된 칼라필터 어레이 기판과 대비하여 오버코트층과 스페이서가 일체화되어 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 9, the color filter array substrate according to the third embodiment of the present invention has the same components except that the overcoat layer and the spacer are integrally formed as compared to the color filter array substrate illustrated in FIG. 7. do. Accordingly, detailed description of the same components will be omitted.
오버코트층(122)은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(104R,104G,104B)가 형성된 기판이 평탄화되도록 형성된다. 이 오버코트층(122)은 백색 컬러필터(104W)를 포함하도록 형성된다. 백색 컬러필터(104W)를 포함하도록 형성된 오버코트층(122)은 소수성이 강한 소프트 몰드와 접촉시 발생되는 오염을 방지하기 위해 친수성이 강한 고분자 등이 이용된다. 친수성이 강한 고분자는 예를 들어 액상 고분자 전구체(Liquid pre-polymer), 액상화된 고분자(Liqufied polymer) 또는 투과율이 높은 아크릴(Acryl)계나 에폭시(Epoxy)계 고분자 체인(polymer chain) 내에 친수성기를 가진 물질이 치환된 구조의 고분자 등이 이용된다. 여기서, 액상 고분자 전구체는 유기물, 바인더, 광개시제 등을 포함한다. 유기물은 소프트 몰드와 접촉시 반발력을 가지면서 착색도가 20이하인 투명도가 양호한 물질, 예를 들어 폴리 에틸렌 글리콜(Poly Ethylene Glycol ; PEG) 등이 이용된다. 바인더는 아크릴릭 모노머(acrylic monomer)에 고착성이 좋은 스틸렌 코모노머(styrene co-monomer)가 첨가된 스틸렌-아크릴 코모노머가 이용된다. The
스페이서(124)는 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판 사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 한다. 이러한 스페이서(124)는 오버코트층(122)과 동일물질로 블랙매트릭스(102)와 중첩되게 형성된다.
The
이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판은 백색 컬러필터를 포함함과 아울러 표면이 평탄한 오버코트층과, 그 오버코트층과 동일물질로 형성된 스페이서를 구비한다. 이 오버코트층에 의해 셀갭이 액정패널 전체에 걸쳐 동일하므로 얼룩 등의 화질저하를 방지할 수 있다.As described above, the color filter array substrate according to the third embodiment of the present invention includes a white color filter, an overcoat layer having a flat surface, and a spacer formed of the same material as the overcoat layer. By this overcoat layer, since the cell gap is the same throughout the liquid crystal panel, deterioration of image quality such as spots can be prevented.
도 10a 내지 도 10d는 도 9에 도시된 백색 컬러필터를 포함하는 오버코트층의 제조방법을 나타내는 단면도이다.10A to 10D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an overcoat layer including the white color filter illustrated in FIG. 9.
도 10a에 도시된 바와 같이 상부기판(101) 상에 블랙매트릭스(102), 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(104R,104G,104B)가 순차적으로 형성된다. 이 상부기판(101) 상에 도 10b에 도시된 바와 같이 친수성이 강한 고분자(182)가 전면 인쇄된다. 이 친수성이 강한 고분자(182)가 형성된 상부기판(101) 상에 도 10c에 도시된 바와 같이 홈(186a)과 돌출부(186b)를 가지는 소프트 몰드(184)가 정렬된다. 소프트 몰드의 홈(186a)은 스페이서가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 소프트 몰드(184)는 친수성이 강한 고분자(182)에 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 친수성이 강한 고분자(182)에 자외선이 조사됨으로써 친수성이 강한 고분자(182)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 친수성이 강한 고분자(182)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 친수성이 강한 고분자(182)에 포함된 베이스 물질이 에폭시계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다. 그러면, 친수성이 강한 고분자(182)는 소프트 몰드의 홈(186a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 10d에 도시된 바와 같이 소프트 몰드의 홈(186a)과 반전 전사된 패턴 형태의 스페이서(124)와, 소프트 몰드의 돌출부(186a)와 접촉되는 백색 컬러필터(104W)를 포함하는 오버코트층(122)이 형성된다. 그런 다음, 소프트 몰드(184)와 기판(101)이 분리된 후 기판(101)은 약 200℃이상에서 큐어링(curing)된다.As shown in FIG. 10A, the
이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판의 제조방법은 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 소프트 몰드와 에치 레지스트를 이용하여 컬러필터 어레이 기판의 박막을 패터닝하여 오버코트층, 백색 컬러필터 및 스페이서를 동시에 형성한다. 이에 따라, 고가의 노광장비가 필요없게 되며, 공정이 간단하면서 정밀도가 높아 공정시간을 줄일 수 있어 제조수율이 향상된다. As described above, in the method of manufacturing the color filter array substrate according to the third embodiment of the present invention, the overcoat layer and the white color filter are patterned by patterning a thin film of the color filter array substrate using a soft mold and an etch resist without using a photolithography process. And spacers at the same time. As a result, expensive exposure equipment is not required, and the process is simple and the precision is high, so that the processing time can be shortened and the manufacturing yield is improved.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 컬러필터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a color filter array substrate according to a fourth embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 컬러필터 어레이 기판은 도 9에 도시된 컬러필터 어레이 기판과 대비하여 백색 화소영역을 노출시키는 개구부를 가지는 오버코트층과, 동일물질로 형성되는 백색 컬러필터 및 스페이서를 구비하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.Referring to FIG. 11, the color filter array substrate according to the fourth embodiment of the present invention is an overcoat layer having an opening exposing white pixel regions in contrast to the color filter array substrate illustrated in FIG. 9, and white formed of the same material. It has the same components except having a color filter and a spacer.
오버코트층(122)은 백색 컬러필터(104W)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 이 오버코트층(122)은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들 사이의 단차를 보상하는 역할을 한다. 상부기판(101) 전면으로부터 오버코트층(122) 까지의 높이는 백색 컬러필터(104W)의 높이와 유사해 컬러필터 어레이 기판 표면이 평탄화된다.
The
스페이서(124)는 컬러필터 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판 사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 한다. 이러한 스페이서(124)는 블랙매트릭스(102)와 중첩되며 백색 컬러필터(104W)와 동일 물질로 동시에 형성된다.The
오버코트층(122), 스페이서(124) 및 백색 컬러필터(104W) 중 적어도 어느 하나는 소수성이 강한 소프트 몰드와 접촉시 발생되는 오염을 방지하기 위해 친수성이 강한 고분자 등이 이용된다. 친수성이 강한 고분자는 예를 들어 액상 고분자 전구체(Liquid pre-polymer), 액상화된 고분자(Liqufied polymer) 또는 투과율이 높은 아크릴(Acryl)계나 에폭시(Epoxy)계 고분자 체인(polymer chain) 내에 친수성기를 가진 물질이 치환된 구조의 고분자 등이 이용된다. 여기서, 액상 고분자 전구체는 유기물, 바인더, 광개시제 등을 포함한다. 유기물은 소프트 몰드와 접촉시 반발력을 가지면서 착색도가 20이하인 투명도가 양호한 물질, 예를 들어 폴리 에틸렌 글리콜(Poly Ethylene Glycol ; PEG) 등이 이용된다. 바인더는 아크릴릭 모노머(acrylic monomer)에 고착성이 좋은 스틸렌 코모노머(styrene co-monomer)가 첨가된 스틸렌-아크릴 코모노머가 이용된다. At least one of the
이와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판은 기판 전면으로부터 오버코트층까지의 높이와 유사한 높이를 가지는 백색 컬러필터, 그 백색 컬러필터와 동일 물질로 형성된 스페이서를 구비한다. 이 백색 컬러필터 및 오버코트층에 의해 셀갭이 액정패널 전체에 걸쳐 동일하므로 얼룩 등의 화질저하를 방지할 수 있다.As described above, the color filter array substrate according to the fourth embodiment of the present invention includes a white color filter having a height similar to the height from the front surface of the substrate to the overcoat layer, and a spacer formed of the same material as the white color filter. The white color filter and the overcoat layer make the cell gap the same throughout the liquid crystal panel, thereby preventing deterioration of image quality such as unevenness.
도 12a 내지 도 12f는 도 11에 도시된 컬러필터 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.12A to 12F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the color filter array substrate illustrated in FIG. 11.
도 12a에 도시된 바와 같이 상부기판(101) 상에 블랙매트릭스(102), 적색, 녹색 및 청색 컬러필터(104R,104G,104B)가 순차적으로 형성된다. 이 상부기판(101) 상에 도 12b에 도시된 바와 같이 친수성이 강한 제1 고분자(198)가 전면 인쇄된다. 이 친수성이 강한 제1 고분자(198)가 형성된 상부기판(101) 상에 도 12c에 도시된 바와 같이 홈(190a)과 돌출부(190b)를 가지는 소프트 몰드(188)가 정렬된다. 소프트 몰드(188)의 홈(190a)은 오버코트층이 형성될 영역과 대응된다. 이러한 소프트 몰드(188)는 친수성이 강한 제1 고분자(198)에 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 친수성 강한 제1 고분자(198)에 자외선이 조사됨으로써 친수성 강한 제1 고분자(198)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 친수성 강한 제1 고분자(198)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 친수성 강한 제1 고분자(198)에 포함된 베이스 물질이 에폭시계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다. 그러면, 친수성이 강한 제1 고분자(198)는 소프트 몰드의 홈(190a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 12d에 도시된 바와 같이 소프트 몰드의 홈(190a)과 반전 전사된 패턴 형태의 오버코트층(122)이 형성된다. 그런 다음, 소프트 몰드(188)와 기판(101)이 분리된 후 기판(101)은 약 200℃이상에서 큐어링(curing)된다.As shown in FIG. 12A, the
오버코트층(122)이 형성된 상부기판(101) 상에 도 12e에 도시된 바와 같이 친수성이 강한 제2 고분자(192)가 전면 인쇄된다. 이 친수성이 강한 제2 고분자(192)가 형성된 상부기판(101) 상에 홈(196a)과 돌출부(196b)를 가지는 소프트 몰드(194)가 정렬된다. 소프트 몰드(194)의 홈(196a)은 스페이서가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 소프트 몰드(194)는 친수성이 강한 제2 고분자(192)에 가압된다. 이 때, 기판(101)이 약 130℃이하의 온도로 베이킹되거나 친수성 강한 제2 고분자(192)에 자외선이 조사되면 친수성 강한 제2 고분자(192)는 소프트(soft) 경화된다. 자외선의 광량은 친수성 강한 제2 고분자(192)에 포함된 베이스 물질 및 광개시제 중 적어도 어느 하나에 따라 변화된다. 예를 들어, 친수성 강한 제2 고분자(192)에 포함된 베이스 물질이 에폭시계열인 경우 자외선 광량은 2000~2500mJ/㎠이며, 아크릴계열인 경우 자외선 광량은 500~1000mJ/㎠이다. 그러면, 친수성이 강한 제2 고분자(192)는 소프트 몰드의 홈(196a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 12f에 도시된 바와 같이 소프트 몰드의 홈(196a)과 반전 전사된 패턴 형태의 스페이서(122)와, 오버코트층(122)의 개구부(130) 내에 백색 컬러필터(104W)가 형성된다. 그런 다음, 소프트 몰드(194)와 기판(101)이 분리된 후 기판(101)은 약 200℃이상에서 큐어링(curing)된다.On the
이와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 칼라필터 어레이 기판의 제조방법은 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 소프트 몰드와 에치 레지스트를 이용하여 컬러필터 어레이 기판의 박막을 패터닝하여 백색 컬러필터 및 스페이서를 동시에 형성한다. 이에 따라, 고가의 노광장비가 필요없게 되며, 공정이 간단하면서 정밀도가 높아 공정시간을 줄일 수 있어 제조수율이 향상된다. As described above, in the method of manufacturing the color filter array substrate according to the fourth embodiment of the present invention, a white color filter and a spacer are formed by patterning a thin film of the color filter array substrate using a soft mold and an etch resist without using a photolithography process. At the same time. As a result, expensive exposure equipment is not required, and the process is simple and the precision is high, so that the processing time can be shortened and the manufacturing yield is improved.
또한, 본 발명에 따른 액정표시패널은 하부기판 상에 공통전극과 화소전극이 형성되어 수평 전계를 이루는 IPS모드에 적용되는 것 뿐만 아니라 상부기판 상에 공통전극이 형성되어 하부기판 상에 형성된 화소전극과 수직전계를 이루는 TN모드에도 적용될 수 있다.In addition, the liquid crystal display panel according to the present invention is not only applied to the IPS mode in which the common electrode and the pixel electrode are formed on the lower substrate to form a horizontal electric field, but also the pixel electrode formed on the lower substrate by forming the common electrode on the upper substrate. It can also be applied to the TN mode forming a vertical electric field with.
한편, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판의 제조방법은 진공상태에서 소프트 몰드를 이용하여 백색 컬러필터, 스페이서 및 오버코트층을 형성할 수 있다. 이 경우, 백색 컬러필터, 스페이서, 오버코트층의 재질인 친수성이 강한 고분자와 소프트 몰드와의 접촉시 버블(bubble)의 발생을 방지할 수 있다.
On the other hand, the method for manufacturing a color filter array substrate according to the present invention can form a white color filter, a spacer and an overcoat layer using a soft mold in a vacuum state. In this case, bubbles may be prevented when the hydrophilic polymer, which is a material of the white color filter, the spacer, and the overcoat layer, is in contact with the soft mold.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판의 제조방법은 포토공정을 사용하지 않고 소프트 몰드와 에치 레지스트를 이용하여 백색 컬러필터를 스페이서 및 오버코트층 중 적어도 어느 하나와 동시에 형성한다. 이에 따라, 고가의 노광장비가 필요없게 되며, 공정이 간단하면서 정밀도가 높아 공정시간을 줄일 수 있어 제조수율이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 컬러필터 어레이 기판 및 그 제조방법은 백색 화소영역과 다른 화소영역의 단차가 제거되어 얼룩 등의 화질 저하를 방지할 수 있다.As described above, the method for manufacturing a color filter array substrate according to the present invention forms a white color filter simultaneously with at least one of a spacer and an overcoat layer using a soft mold and an etch resist without using a photo process. As a result, expensive exposure equipment is not required, and the process is simple and the precision is high, so that the processing time can be shortened and the manufacturing yield is improved. In addition, the color filter array substrate and the method of manufacturing the same according to the present invention can remove the step difference between the white pixel region and the other pixel region to prevent deterioration of image quality such as spots.
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 의해 정하여 져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
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