KR101290055B1 - Method for Fabricating of Color Filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러필터기판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color filter substrate manufacturing method.

본 발명에 의한 컬러필터기판 제조 방법은 베이스 기판에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 베이스 기판에 삼원색 색상층을 형성하는 단계, 베이스 기판에 상기 삼원색 색상층을 충분히 덮도록 하부 경화용 포토레지스트 물질인 백색 색상층을 도포하는 단계, 백색 색상층을 노광하는 단계와, 백색 색상층을 현상하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention includes forming a black matrix on a base substrate, forming a three primary color layer on the base substrate, and forming a photoresist material for lower curing so as to sufficiently cover the three primary color layers on the base substrate. Applying a white color layer, exposing the white color layer, and developing the white color layer.

Description

컬러필터기판 제조방법{Method for Fabricating of Color Filter} Method for manufacturing color filter substrate {Method for Fabricating of Color Filter}

도 1은 종래의 컬러필터기판 제조 방법을 나타내는 순서도.1 is a flow chart showing a conventional color filter substrate manufacturing method.

도 2는 본 발명에 의한 컬러필터기판 제조 방법을 나타내는 순서도.Figure 2 is a flow chart showing a color filter substrate manufacturing method according to the present invention.

도 3a 내지 도 3k는 본 발명에 따른 컬러필터기판 제조 방법을 나타내는 단면도.3A to 3K are cross-sectional views showing a color filter substrate manufacturing method according to the present invention.

<주요 도면 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks>

12 : 베이스 기판 30 : 백색 포토레지스트 물질12 base substrate 30 white photoresist material

14 : 블랙 매트릭스14: black matrix

본 발명은 액정표시장치의 컬러필터기판 제조 방법에 관한 것으로, 특히 공정을 단순화 할 수 있는 액정표시장치의 컬러필터기판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display device, and more particularly to a method for manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display device which can simplify the process.

액정표시장치는 외부전계에 의해 편향되는 액정을 이용하여 백라이트의 빛이 액정패널의 상하측의 편광판을 통해 투과되는 정도를 이용하여 화상을 표시한다. 이러한 원리로 인해 명암을 표시하는 액정표시장치는 백라이트의 빛이 패널을 통과하는 양의 조절을 통하여 휘도만을 나타낼 수 있을 뿐이지 색상 표현은 하지 못한다. The liquid crystal display displays an image by using a degree of transmission of light of the backlight through polarizing plates on the upper and lower sides of the liquid crystal panel using liquid crystals deflected by an external electric field. Due to this principle, a liquid crystal display device displaying a contrast can only display luminance by adjusting the amount of light passing through the panel, but not color.

이에 따라 색상의 표시를 위해서는 상부기판에 격자형 구조의 각 픽셀에 대응하는 위치에 적색, 녹색 및 청색의 광을 필터링하는 컬러필터기판를 구비하여 색상을 구현하고 있다. Accordingly, in order to display color, a color filter substrate for filtering red, green, and blue light is provided at a position corresponding to each pixel of the lattice structure on the upper substrate to implement color.

도 1은 종래 컬러필터기판 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a conventional method for manufacturing a color filter substrate.

즉, 컬러필터기판 제조 공정은 도 1에서 보는 바와 같이 베이스 기판에 블랙 매트릭스를 형성하고, 삼원색의 색상층 및 백색 색상층을 형성한 다음에 오버코트층을 형성한다. That is, in the process of manufacturing a color filter substrate, as shown in FIG. 1, a black matrix is formed on a base substrate, a trichromatic color layer and a white color layer are formed, and then an overcoat layer is formed.

좀 더 구체적으로 살펴보면 베이스 기판에 블랙 수지를 도포한 다음 마스크를 정렬하고, 노광 공정과 현상 공정을 순차적으로 시행하여 블랙 매트릭스를 형성한다. In more detail, after applying black resin to the base substrate, the masks are aligned, and an exposure process and a development process are sequentially performed to form a black matrix.

그리고, 적색 포토레지스트 물질을 도포하고 마스크를 정렬한 다음 노광 공정과 현상 공정을 순차적으로 시행하여 적색 색상층을 형성한다. Then, the red photoresist material is applied, the masks are aligned, and an exposure process and a developing process are sequentially performed to form a red color layer.

이처럼 포토레지스트 물질을 도포하고 노광 공정 및 현상 공정을 시행하는 방법으로 녹색 색상층과 청색 색상층 및 백색 색상층을 순차적으로 형성한다. As described above, the green color layer, the blue color layer, and the white color layer are sequentially formed by applying a photoresist material and performing an exposure process and a developing process.

이렇게 블랙 매트릭스 및 삼원색의 색상층을 형성한 다음에는 평탄화층을 형성한다. After forming the black matrix and the three primary color layers, a planarization layer is formed.

이처럼 컬러필터기판를 제조하는 방법은 각각의 색상에 대해서 동일한 공정을 반복하여 진행하여야 하기 때문에 공정이 복잡하고, 시간이 많이 소요된다. 이러한 것은 제품을 양산하는데에 상당한 단점이 되고, 결국 컬러필터기판 제조 비용도 증가한다. As described above, the method for manufacturing the color filter substrate is complicated and time consuming because the same process must be repeated for each color. This is a significant disadvantage in mass production of products, which in turn increases the cost of manufacturing color filter substrates.

따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화 할 수 있는 액정표시장치의 컬러필터기판 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display device which can simplify the process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 컬러필터기판 제조 방법은 베이스 기판에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와, 베이스 기판에 삼원색 색상층을 형성하는 단계, 베이스 기판에 상기 삼원색 색상층을 충분히 덮도록 하부 경화용 포토레지스트 물질인 백색 색상층을 도포하는 단계, 백색 색상층을 노광하는 단계와, 백색 색상층을 현상하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention comprises the steps of forming a black matrix on the base substrate, forming a three primary color layer on the base substrate, so as to cover the three primary color layer on the base substrate sufficiently; Applying a white color layer, which is a bottom curing photoresist material, exposing the white color layer, and developing the white color layer.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 도 2 내지 도 3k를 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 3K.

도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 컬러필터기판을 제조하는 방법을 나 타내는 순서도이고, 도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터기판 제조 방법을 나타내는 단면도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display according to the present invention, and FIGS. 3A to 3K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate according to an embodiment of the present invention.

도 2와 함께 순차적인 공정의 단면도를 참조하면, 본 발명에 의한 액정표시장치의 컬러필터기판을 제조하는 방법은 먼저 도 3a와 같이, 베이스 기판(12)에 블랙 매트릭스(14)를 형성한다. 블랙 매트릭스(14)는 블랙 수지를 이용하거나 광에 대한 비투과성의 금속을 이용할 수 있다. 블랙 수지를 이용할 경우에는 베이스 기판(12)에 블랙 수지를 도포한 다음에 마스크를 형성하고 노광/현상 공정을 이용함으로써 블랙 매트릭스를 형성한다. 그리고, 금속을 이용할 경우에는 예컨대, 크롬(Cr)등의 금속을 베이스 기판에 형성한 다음에 사진/식각 공정을 이용하여 크롬을 선택적으로 식각함으로써 블랙 매트릭스(14)를 형성할 수 있다.Referring to the cross-sectional view of the sequential process along with FIG. 2, the method for manufacturing the color filter substrate of the liquid crystal display according to the present invention first forms the black matrix 14 on the base substrate 12 as shown in FIG. 3A. The black matrix 14 may use black resin or a metal that is impermeable to light. In the case of using a black resin, a black matrix is formed by applying a black resin to the base substrate 12, then forming a mask and using an exposure / development process. In the case of using a metal, for example, a black matrix 14 may be formed by forming a metal such as chromium (Cr) on a base substrate and then selectively etching chromium using a photo / etch process.

그리고 블랙 매트릭스(14)가 형성된 기판을 세정한 다음에 도 3b와 같이 기판(12)의 전면에 적색 포토레지스트 물질(22)을 도포한다. 적색 포토레지스트 물질(22)을 도포한 다음에는 도 3c에서 처럼 적색 색상층이 형성될 셀 영역과 나머지 영역을 구분하는 마스크(16)를 이용하여 자외선 등의 빛(18)을 기판에 조사하는 노광 공정을 시행한다. 이어서, 현상액을 이용하여 노광된 영역과 그렇지 않은 영역을 구분하여 도 3d와 같이 적색 색상층(22R)을 형성한다. After cleaning the substrate on which the black matrix 14 is formed, a red photoresist material 22 is applied to the entire surface of the substrate 12 as shown in FIG. 3B. After applying the red photoresist material 22, an exposure of irradiating light 18, such as ultraviolet light, to the substrate using a mask 16 that separates the cell region where the red color layer is to be formed from the remaining region, as shown in FIG. 3C. Implement the process. Subsequently, a red color layer 22R is formed as shown in FIG. 3D by dividing the exposed and non-exposed areas using a developer.

적색 색상층(22R)을 형성한 다음에는 소성 공정과 및 세정 공정을 진행하는 것이 바람직하다. After the red color layer 22R is formed, it is preferable to proceed with the firing process and the washing process.

그리고, 도 3e에서 보는 것처럼 기판(12)에 녹색 포토레지스트 물질(24)을 도포한다. As shown in FIG. 3E, a green photoresist material 24 is applied to the substrate 12.

이어서 적색 색상층(22R)을 형성하는 것과 마찬가지로 노광 및 현상 공정을 진행하여 도 3f에서 보는 것처럼 녹색 색상층(24G)을 형성한다. Subsequently, the exposure and development processes are performed similarly to forming the red color layer 22R to form the green color layer 24G as shown in FIG. 3F.

그리고, 적색 색상층(22R) 및 녹색 색상층(24G)을 형성하는 것과 마찬가지의 방법으로 청색 색상층(26B)을 형성함으로써 도 3g와 같이 베이스 기판(12)에 삼원색의 색상층을 형성한다. Then, by forming the blue color layer 26B in the same manner as the red color layer 22R and the green color layer 24G, the three primary color layers are formed on the base substrate 12 as shown in FIG. 3G.

이어서 도 3h와 같이 백색 포토레지스트 물질(30)을 도포한다. 휘도를 향상하기 위한 백색 색상층이 될 백색 포토레지스트 물질은 오버코트층의 역할을 하면서 하부 경화형 물질인 것을 특징으로 한다.Next, a white photoresist material 30 is applied as shown in FIG. 3H. The white photoresist material to be a white color layer for improving brightness is characterized in that it is a lower curable material while acting as an overcoat layer.

이러한 백색 포토레지스트 물질에 대해서 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다. 백색 포토레지스트 물질은 용매로써 디에틸글리콜-메틸-에틸-에테르(Diethyeneglycol Methyl Ethyl Ether)와 프로필렌글리콜-모노메틸-에테르-아세테이트(Propyleneglycol Monomethyl Ether Acetate) 및 n-부틸-아세테이트(n-Butyl Acetate)를 포함한다. 디에틸글리콜-메틸-에틸-에테르(Diethyeneglycol Methyl Ethyl Ether)와 프로필렌글리콜-모노메틸-에테르-아세테이트(Propyleneglycol Monomethyl Ether Acetate) 및 n-부틸-아세테이트(n-Butyl Acetate)의 첨가 비율은 각각 5:4:1이 되도록 한다. Looking at the white photoresist material in more detail as follows. The white photoresist material is Diethyeneglycol Methyl Ethyl Ether, Propyleneglycol Monomethyl Ether Acetate and n-Butyl Acetate as solvents. It includes. Diethyeneglycol Methyl Ethyl Ether, Propyleneglycol Monomethyl Ether Acetate and n-Butyl Acetate were added at 5: 4: 1.

그리고 광 개시제로는 옥심(Oxime)이나 아세토페논(Acetopenone) 계열의 물질을 사용한다. As the photoinitiator, an oxime or acetophenone-based material is used.

또한 하부 경화형의 백색 포토레지스트 물질은 아크릴 올리고머(Acrylic Oligomer) 및 첨가제를 포함한다.The bottom curable white photoresist material also includes an acrylic oligomer and additives.

하부 경화형의 백색 포토레지스트 물질을 도포한 다음에는 도 3i에서 보는 것처럼 광(40)을 이용해서 백색 포토레지스트 물질(30)을 노광한다. 이러한 노광 공정은 20mJ~100mJ 정도의 낮은 에너지를 갖는 광을 이용하여 전면 노광하는 것을 특징으로 한다. After applying the lower curable white photoresist material, the white photoresist material 30 is exposed using light 40 as shown in FIG. 3I. This exposure process is characterized in that the entire surface exposure using light having a low energy of about 20mJ ~ 100mJ.

이처럼 하부 경화형의 백색 포토레지스트 물질을 도포한 이후에 낮은 광 에너지를 이용해서 노광을 하면 베이스 기판(12)에서부터 노광이 되어 베이스 기판(12)에서 일정한 높이까지 균일하게 경화된다. After the lower curable white photoresist material is applied, the light is exposed using low light energy, and the light is exposed from the base substrate 12 to be uniformly cured to a certain height in the base substrate 12.

좀 더 상세히 설명하면, 낮은 에너지를 가지는 광은 도 3j와 같이, 백색 포토레지스트 물질을 투과하여 베이스 기판(12) 및 삼원색층(R,G,B)의 상부까지 도달한 이후 반사되는 광에 의하여 백색 포토레지스트 물질(30)을 경화시킨다. 이때, 베이스 기판(12)과 삼원색층(R,G,B)은 광의 반사율이 다르기 때문에 베이스 기판(12) 상부에 형성된 백색 포토레지스트 물질(30)과 삼원색층(R,G,B) 상부에 형성된 백색 포토레지스트 물질(30)의 경화속도는 달라진다. In more detail, the light having low energy is transmitted by the white photoresist material to reach the upper portion of the base substrate 12 and the three primary color layers R, G, and B as shown in FIG. 3J. The white photoresist material 30 is cured. In this case, the base substrate 12 and the three primary color layers R, G, and B have different reflectances of light, and thus the white photoresist material 30 and the three primary color layers R, G, and B formed on the base substrate 12 are different. The curing rate of the formed white photoresist material 30 varies.

구체적으로 베이스 기판(12)에서 반사되는 광(40a)이 삼원색층(R,G,B)에서 반사되는 광(40b)보다 많은 양의 노광량을 가지기 때문에 베이스 기판(12)의 상부에 형성된 백색 포토레지스트 물질(30)이 삼원색층(R,G,B)의 상부에 형성된 백색 포토레지스트 물질(30)보다 더 두꺼운 두께로 하부에서부터 경화된다. 결국, 백색 포토레지스트 물질(30)은 베이스 기판(12)에서부터 일정한 높이(h)를 가지고 하부에서부터 경화된다. Specifically, since the light 40a reflected by the base substrate 12 has a larger exposure amount than the light 40b reflected by the three primary colors R, G, and B, the white photo formed on the base substrate 12 The resist material 30 is cured from the bottom to a thickness thicker than the white photoresist material 30 formed on the three primary color layers R, G, and B. As a result, the white photoresist material 30 is cured from below with a constant height h from the base substrate 12.

이러한 상태에서 현상 공정을 시행하면, 삼원색층(R,G,B)이 형성된 베이스 기판(12)에 백색 포토레지스트 물질(30)을 도포함에 따라 발생한 단차(h1)는 없어진 상태로 도 3k와 같이 백색 포토레지스트 물질이 남게 된다. 이때, 삼원색층(R,G,B) 사이에 형성된 서브픽셀 영역의 백색 포토레지스트 물질은 백색 색상층(30W)이 되고, 삼원색층(R,G,B) 및 백색 색상층(30W)을 덮고 있는 백색 포토레지스트 물질은 오버코트층(30a)이 된다.When the development process is performed in this state, the step h1 generated by applying the white photoresist material 30 to the base substrate 12 on which the three primary color layers R, G, and B are formed is eliminated, as shown in FIG. 3K. White photoresist material remains. In this case, the white photoresist material of the subpixel region formed between the three primary color layers R, G, and B becomes a white color layer 30W, and covers the three primary color layers R, G, and B and the white color layer 30W. The white photoresist material is the overcoat layer 30a.

이처럼 본 발명에 의한 컬러필터기판 제조 방법에 의하면 백색 색상층(30W) 및 오버코트층(30a)을 하나의 공정으로 형성할 수 있다. 특히, 백색 색상층(30W) 및 오버코트층(30a)을 동일 물질로 도포함에 따라 발생하는 단차를 별도의 추가공정없이 백색 색상층(30W)을 형성하는 과정의 노광/현상 공정을 통하여 제거할 수 있다. 더욱이 본 발명에 의한 컬러필터기판 제조 방법에서는 백색 색상층(30W)을 형성하기 위해서 노광 공정을 하는 과정에서 마스크를 필요로 하지 않기 때문에 마스크 제작 비용 및 마스크 정렬 공정까지 없앨 수 있어서, 전체적인 공정이 간소화되고 제조 비용도 감소한다. As described above, according to the method of manufacturing a color filter substrate, the white color layer 30W and the overcoat layer 30a may be formed in one process. In particular, the step generated by applying the white color layer 30W and the overcoat layer 30a with the same material may be removed through the exposure / development process of forming the white color layer 30W without any additional process. have. Furthermore, in the method for manufacturing a color filter substrate according to the present invention, since the mask is not required in the exposure process to form the white color layer 30W, the mask manufacturing cost and mask alignment process can be eliminated, thereby simplifying the overall process. And the manufacturing cost is reduced.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터기판 제조 방법에 의하면 백색 색상층과 오버코트층을 하나의 공정을 통해서 형성할 수 있다. 그러면서도 백색 색상층과 삼원색 색상층간의 단차가 형성되는 것을 방지할 수 있어서 컬러필터기판의 효율을 높일 수 있다. 또한, 백색 색상층의 노광 공정에서 마스크를 필요로 하지 않기 때문에, 제조 비용 및 공정의 간소화를 이룰 수 있다. As described above, according to the method of manufacturing a color filter substrate of the liquid crystal display according to the present invention, the white color layer and the overcoat layer may be formed through one process. At the same time, it is possible to prevent a step between the white color layer and the three primary color layers, thereby increasing the efficiency of the color filter substrate. In addition, since no mask is required in the exposure process of the white color layer, the manufacturing cost and the process can be simplified.

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 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the 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.

Claims (5)

적색, 녹색, 청색 및 백색의 서브 화소 영역이 정의된 베이스 기판을 제공하는 단계;Providing a base substrate on which red, green, blue, and white sub pixel regions are defined; 상기 서브 화소 영역 사이에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; Forming a black matrix between the sub pixel regions; 상기 적색, 녹색, 청색의 서브 화소 영역 각각에 적색, 녹색, 청색의 색상층을 형성하는 단계;Forming red, green, and blue color layers in each of the red, green, and blue sub-pixel regions; 상기 적색, 녹색, 청색의 색상층과 상기 백색의 서브화소 영역을 덮도록 하부 경화용 포토레지스트 물질인 백색 포토레지스트 물질을 비접촉 방식으로 도포하는 단계; Applying a white photoresist material, which is a lower curing photoresist material, to cover the red, green, and blue color layers and the white subpixel region in a non-contact manner; 상기 백색 포토레지스트 물질이 도포된 베이스 기판의 상부에서 20mJ-100mJ의 에너지를 갖는 광을 조사하여 상기 백색 포토레지스트 물질을 하부에서부터 경화시키는 단계;Irradiating light having an energy of 20mJ-100mJ on the base substrate to which the white photoresist material is applied to cure the white photoresist material from below; 상기 경화단계를 거친 백색 포토레지스트 물질을 현상하여 경화되지 않은 상부 부분을 제거하는 단계를 포함하며, Developing the white photoresist material subjected to the curing step to remove the uncured upper portion; 상기 백색 포토 레지스트 물질을 경화시키는 단계는 백색 색상층의 하부에서부터 상기 삼원색층의 높이보다 높은 위치까지 경화시키는 것을 특징으로 하는 컬러필터기판 제조 방법.And curing the white photoresist material to a position higher than the height of the three primary colors from the bottom of the white color layer. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 백색포토레지스트 물질을 현상하여 잔존하는 패턴은 백색 색상층 및 오버코트층인 것을 특징으로 하는 컬러필터기판 제조 방법.And a pattern remaining by developing the white photoresist material is a white color layer and an overcoat layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부 경화용 백색 포토레지스트 물질은 광 개시제로 옥심이나 아세토페논 계열의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 컬러필터기판 제조 방법.The white photoresist material for lower curing is a color filter substrate manufacturing method using an oxime or acetophenone-based material as a photoinitiator.
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