KR102323178B1 - 컬러 필터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 필터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, PW 단차가 발생하는 것을 방지하여 액정 구동의 균일성과 선명한 영상을 확보할 수 있는 동시에, 역 테이퍼 방식으로 형성된 블랙 매트릭스 층을 통하여 미세 패턴의 구현과 높은 명암비를 달성할 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

컬러 필터 및 이의 제조 방법 {Color filter and the manufacturing method thereof}

본 발명은 컬러 필터(color filter) 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화소부의 단차 평탄성을 확보하여 균일한 영상의 구현이 가능하며, 또한, 역 테이퍼(taper)된 블랙 매트릭스(black matrix)를 통하여 더 많은 화소의 배치가 가능하면서도 더 높은 명암비(콘트라스트 레티오[CR, Contrast Ratio])를 달성할 수 있는 컬러 필터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

도면 1도는 액정 디스플레이에 적용되는 종래의 컬러 필터를 간략하게 보여주는 도면이다.

종래의 컬러 필터는 박막 트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor, 20) 층과 액정 층(30) 등으로 구성된 액정 디스플레이 상에 부착되어 광원으로부터 방출되는 빛의 색상을 레드(red), 그린(green) 또는 블루(blue) 색상으로 변경하는 역할을 수행한다.

이러한 컬러 필터는 빛의 투과를 막고 화소 영역을 구별하는 블랙 매트릭스 층(100)과 빛을 특정 파장의 빛으로 변경하는 컬러 필터 층으로 구성되어 있다. 구체적으로, 컬러 필터 층은 액정 층(30)의 온 오프(on-off) 동작에 의하여 투과되어 나오는 빛이 투과됨에 따라 붉은 계통의 빛으로 변형시키는 레드 영역(230), 녹색 계통의 빛으로 변형시키는 그린 영역(220)과 파랑색 계통의 빛으로 변형시키는 블루 영역(210)으로 구성된 컬러 필터 층으로 구성된다.

그런데, 종래의 컬러 필터의 이러한 컬러 필터 층의 레드 영역(210), 블루 영역(220), 그린 영역(230)의 각 화소 영역은 블랙 매트릭스 층(100)에 접하는 부분이 다른 부분보다 더 높아서 단차(A)가 형성되는 경향이 있다.

이런 단차를 PW(pattern width) 단차라고 부르며, PW 단차가 생기는 이유는 컬러 필터 층의 화소 영역을 이루는 물질이 증착되는 과정에서, 해당 물질의 일부가 블랙 매트릭스 층(100)을 오버 랩(over lap)하기 때문이다.

도면 2도는 종래의 컬러 필터의 화소 영역 중 블루 영역을 확대하여 보여주는 도면이다.

컬러 필터 층의 화소 영역에 형성된 이러한 PW 단차는 빛의 투과율의 차이를 발생시킨다. 즉, 도면을 통하여 확인할 수 있듯이, ① 화살표를 따라 외부로부터 인식되는 광로와 ② 화살표를 따라 외부에서 인식되는 광로의 길이가 다르기 때문에 투과율 차이를 발생시킨다. 그리고, 이러한 투과율 차이로 인하여 선명한 화질이 확보되지 못하는 문제점이 발생하게 된다.

또한, PW 단차는 액정 층(30)의 액정 분자의 거동에도 영향을 미칠 수 있다. 즉, PW 단차가 액정 층(30)으로 돌출되게 되어 박막 트랜지스터에 의하여 구동되는 액정 분자의 거동에 제한이 생길 수 있다. 그리고, 이러한 액정 분자의 거동 이상으로 균일한 영상 구현이 어려워지는 문제점도 있었다.

도면 3도와 도면 4도는 도면 2도의 'B' 부분을 직접 현미경으로 관찰한 모습을 보여주는 도면이다.

통상적으로 블랙 매트릭스 층(100)은 1.2 내지 1.5 마이크로미터(㎛)의 높이로 형성되고 컬러 필터 층의 화소 영역은 1.7 내지 2.5 마이크로미터의 높이로 형성된다. 따라서, 종래의 컬러 필터는 컬러 필터 층의 화소 영역의 중심으로부터 블랙 매트릭스 층(100)을 오버랩하는 부분의 높이까지의 차인 PW 단차가 약 0.2 내지 1.3 마이크로미터까지 발생하게 된다.

도면 4도는 블랙 매트릭스 층과 컬러 필터 층의 블루 영역의 구분을 돕기 위하여 경계선을 부가한 도면이다. 도면을 통하여, PW 단차가 0.48 마이크로미터인 것을 확인할 수 있다.

이렇듯, 종래의 컬러 필터는 PW 단차로 인한 액정 거동 제한 및 화소 영역의 투과율 불균형으로 균일한 영상이 확보되지 않는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 컬러 필터는 블랙 매트릭스 층의 미세 패턴을 구현하는데도 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 컬러 필터 층의 레드 영역, 그린 영역 또는 블루 영역을 담당하는 각 화소 영역의 PW 단차를 줄임으로서 화소 영역 전체에서 동일한 투과율을 확보할 수 있는 컬러 필터 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, PW 단차가 액정 구동에 영향을 미치는 것을 방지하여, 균일한 영상 구현이 가능한 컬러 필터 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 역 테이퍼 방식으로 형성되는 블랙 매트릭스 층을 통하여 미세한 패턴 구현이 가능한 컬러 필터 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 블랙 매트릭스 층의 두께를 컬러 필터 층의 두께까지 향상시켜 더 높은 명암비를 제공할 수 있는 컬러 필터 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 기판 층 상에 분리 층이 형성되는 단계; 분리 층 상에 제1 보호막 층이 형성되는 단계; 상기 제1 보호막 층 상에 레드(red) 영역, 그린(green) 영역 및 블루(blue) 영역을 가지는 컬러 필터(color filter) 층이 형성되는 단계; 상기 컬러 필터 층의 레드 영역, 그린 영역 및 블루 영역 사이에 블랙(black) 매트릭스(matrix) 층이 형성되는 단계; 상기 컬러 필터 층과 상기 블랙 매트릭스 층 상에 제2 보호막 층이 형성되는 단계; 상기 제2 보호막 층 상에 점착 층이 형성되는 단계; 상기 점착 층 상에 필름(film) 층이 형성되는 단계; 상기 제1 보호막 층이 상기 분리 층으로부터 박리되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 기판 층 상에 분리 층이 형성되는 단계; 분리층 상에 제1 보호막 층이 형성되는 단계; 상기 제1 보호막 층 상에 블랙 매트릭스 층이 형성되는 단계; 상기 제1 보호막 층 상의 블랙 매트릭스 사이에 레드 영역, 그린 영역 및 블루 영역을 가지는 컬러 필터층이 형성되는 단계; 상기 컬러 필터 층과 상기 블랙 매트릭스 층 상에 제2 보호막 층이 형성되는 단계; 상기 제2 보호막 층 상에 점착 층이 형성되는 단계; 상기 점착 층 상에 필름(film) 층이 형성되는 단계; 상기 제1 보호막 층이 상기 분리 층으로부터 박리되는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1 보호막 층 상에 블루 영역, 그린 영역 및 레드 영역을 가지는 컬러 필터 층을 형성되는 단계는, 상기 컬러 필터 층의 레드 영역이 먼저 형성되고, 그 다음으로 상기 컬러 필터층의 그린 영역이 형성되며, 그 다음으로 상기 컬러 필터층의 블루 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1 보호막 층 상의 블랙 매트릭스 사이에 레드 영역, 그린 영역 및 블루 영역을 가지는 컬러 필터층이 형성되는 단계는, 상기 컬러 필터 층의 레드 영역이 먼저 형성되고, 그 다음으로 상기 컬러 필터층의 그린 영역이 형성되며, 그 다음으로 상기 컬러 필터층의 블루 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 기판 층은 유리로 형성되며, 상기 필름은 플렉서블(flexible) 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 컬러 필터 층의 블루 영역, 그린 영역 및 레드 영역 사이에 블랙마스크 층이 형성되는 단계에서, 상기 컬러 필터 층을 이용하여 얼라인(align) 키가 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1 보호막 층이 상기 분리 층으로부터 박리되는 단계 이후에, 상기 제1 보호막 층이 최상부층이 되도록 상기 컬러 필터를 뒤집는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 컬러 필터 층의 레드 영역, 그린 영역 및 블루 영역 사이에 블랙 매트릭스 층이 형성되는 단계에서, 상기 블랙 매트릭스 층의 수평 단면적은 상기 제1 보호막 층으로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 제1 보호막 층 상의 블랙 매트릭스 사이에 레드 영역, 그린 영역 및 블루 영역을 가지는 컬러 필터 층이 형성되는 단계에서, 상기 컬러 필터 층의 수평 단면적은 상기 제1 보호막 층으로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 필름 층; 상기 필름 층 상에 형성되는 점착 층; 상기 점착 층 상에 형성되는 제2 보호막 층; 상기 제2 보호막 층 상에 형성되는 컬러 필터 층; 상기 제2 보호막 층 상에 상기 컬러 필터 층 사이에 형성되는 블랙 매트릭스 층; 상기 컬러 필터 층과 상기 블랙 매트릭스 층 상에 형성되는 제1 보호막 층;을 포함하며, 상기 블랙 매트릭스 층의 수평 단면적은 상기 제2 보호막 층으로 갈수록 점점 커지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터을 제공한다.

또한, 본 발명은 필름 층; 상기 필름 층 상에 형성되는 점착 층; 상기 점착 층 상에 형성되는 제2 보호막 층; 상기 제2 보호막 층 상에 형성되는 컬러 필터 층; 상기 제2 보호막 층 상에 상기 컬러 필터 층 사이에 형성되는 블랙 매트릭스 층; 상기 컬러 필터 층과 상기 블랙 매트릭스 층 위에 형성되는 제1 보호막 층;을 포함하며, 상기 블랙 매트릭스 층의 수평 단면적은 상기 제2 보호막 층으로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터를 제공한다.

또한, 상기 필름 층은 플렉서블 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 컬러 필터의 각 화소 영역의 두께를 동일하게 유지함으로써, 화소 영역별 투과율 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 화질이 더 선명해지는 효과가 있다.

둘째, 컬러 필터의 PW 단차로 인하여 액정 구동이 영향을 받는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 균일한 영상 구현이 가능한 효과가 있다.

셋째, 블랙 매트릭스 층이 필름 층과 접하는 하부 면적이 상부 면적보다 더 작은 역 테이퍼 방식을 손쉽게 구현할 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스 층의 더 미세한 패턴 형성이 가능한 효과가 있다.

넷째, 블랙 매트릭스 층의 미세 패턴의 구현으로 동일한 면적 내에 더 많은 화소의 집적이 가능하므로, 더 선명한 화질을 제공할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 블랙 매트릭스 층의 두께를 컬러 필터 층의 화소 영역의 수준까지 증가시킴으로써 블랙 매트릭스 층의 빛 차단 능력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 액정 디스플레이의 명암비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도면 1도는 액정 디스플레이에 적용되는 종래의 컬러 필터를 간략하게 보여주는 도면이다.
도면 2도는 종래의 컬러 필터의 화소 영역 중 블루 영역을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 3도와 도면 4도는 도면 2도의 'B' 부분을 직접 현미경으로 관찰한 모습을 보여주는 도면이다.
도면 4도는 블랙 매트릭스 층과 컬러 필터 층의 블루 영역의 구분을 돕기 위하여 경계선을 부가한 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터를 보여주는 도면이다.
도면 6도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터에서 블루 영역을 담당하는 화소 영역을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 7도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터를 제조하는 공정을 보여주는 도면이다.
도면 8도는 종래의 컬러 필터의 블랙 매트릭스와 컬러 필터 층의 화소 영역의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 9도는 종래의 컬러 필터의 매트릭스 층의 일부 패턴을 현미경을 이용하여 확대하여 보여주는 모습이다.
도면 10도는 종래의 컬러 필터의 매트릭스 층의 일부 패턴을 현미경을 이용하여 확대하여 보여주는 모습이다.
도면 11도는 본 발명이 제작하고자 하는 다른 실시 예에 따른 컬러 필터의 모습을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 12도는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필러의 블랙 매트릭스 층과 컬러 필터 층의 화소 영역의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 13도는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터가 적용된 액정 디스플레이 장치의 내부 모습을 간략하게 보여주는 도면이다.
도면 14도는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터의 제조 방법을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면 5도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터를 보여주는 도면이다.

기판 층(10) 위에 부착되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터는 블랙 매트릭스 층(300) 사이사이에 각각 컬러 필터 층의 블루 영역(210), 그린 영역(220) 및 레드 영역(230)을 담당하는 화소 영역이 형성되어 있을 수 있다.

그리고, 이러한 각 색상을 담당하는 화소 영역은 블랙 매트릭스 층(100)으로 오버 랩되지 않으므로, 컬러 필터 층의 각 화소 영역의 두께는 도면과 같이 동일하게 유지될 수 있다.

이렇듯 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터는 PW 단차를 제거함으로써 액정함으로써 액정 거동의 제한이 되는 요소를 제거하여 균일한 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

이러한 컬러 필터를 제조하는 과정은 이후 도면을 통하여 자세히 기술토록 하겠다.

도면 6도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터에서 블루 영역을 담당하는 화소 영역을 확대하여 보여주는 도면이다.

도면 6도를 통하여 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터는 화소 영역의 두께가 전체적으로 동일하다. 따라서, 블루 영역(210)을 담당하는 화소 영역을 외부에서 바라볼 경우 화소 영역 내에서 투과율의 차이가 발생하지 않는다. 즉, ①번 화살표를 따라 외부에서 바라보는 광로와 ②번 화살표를 따라 외부에서 바라보는 광로의 길이가 동일하기 때문에, 선명한 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도면 7도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터를 제조하는 공정을 보여주는 도면이다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 기판 층(10) 상에 분리 층(400)이 형성되는 과정을 거칠 수 있다.

기판 층(10)은 공정의 진행 과정에서 지지체 역할을 수행하며 최종 단계에서 제거될 수 있으며, 유리 재질로 형성될 수 있다. 그리고 분리 층(400)은 컬러 필터의 제작이 완료된 후에 기판 층(10)과 컬러 필터가 쉽게 분리되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

그 다음으로, 분리 층(400) 상에 제1 보호막 층(510)이 형성될 수 있다. 제1 보호막 층(510)은 이후 기판 층(10)과 컬러 필터가 분리되는 과정에서 컬러 필터 층을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.

제1 보호막 층(510)이 형성된 다음에는 컬러 필터 층의 각 화소 영역이 순차적으로 형성될 수 있다. 일 예로, 블루 영역(210)이 먼저 형성되고, 다음에 그린 영역(220), 그 다음에 레드 영역(230)을 담당하는 컬러 필터 층이 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 컬러 필터 층의 화소 영역의 형성은 반드시 블루 영역(210)부터 형성될 필요는 없으며, 그린 영역(220) 또는 레드 영역(230)이 먼저 형성되는 것을 제한하는 것은 아니다.

이 단계에서, 블루 영역(210)이 형성될 때, 얼라인 키(align key)도 함께 기판 층(10)에 형성될 수 있다.

얼라인 키는 기판의 정렬의 기준이 되는 마크(mark)로서 보통 블랙 매트릭스를 이용하여 기판의 한 부분에 '+' 모양 등의 마크로 형성되나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 블랙 매트릭스 층(100)이 형성되기 전에 먼저 컬러 필터 층이 형성되므로, 컬러 필터 층이 형성될 때 함께 형성될 수 있다.

컬러 필터 층의 블루 영역(210), 그린 영역(220) 및 레드 영역(230)이 각각 제1 보호막(510) 상에 형성된 뒤에, 컬러 필터 층의 블루 영역(210), 그린 영역(220) 및 레드 영역(230) 사이로 블랙 매트릭스 층(100)이 형성되는 과정이 수행될 수 있다.

블랙 매트릭스 층(100)은 빛을 차단하는 역할을 수행하며, 컬러 필터 층의 레드 영역(230), 그린 영역(220) 및 블루 영역(210)을 담당하는 각 화소 영역 간의 혼색을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 어레이(array)를 가리는 역할도 수행할 수 있다.

일반적인 컬러 필터는 블랙 매트릭스 층을 먼저 형성하고 그 다음에 컬러 필터 층을 형성하나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 컬러 필터 층을 먼저 형성하고 각 화소 영역의 사이사이에 블랙 매트릭스 층(100)을 형성한다.

이를 통하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 컬러 필터 층의 각 화소 영역에서 블랙 매트릭스 층(100)과 접하는 부분에 PW 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 그 다음으로, 블랙 매트릭스 층(100)과 컬러 필터 층 상에 제2 보호막 층(520)이 형성되는 과정을 거칠 수 있다. 이러한 제2 보호막 층(520)은 필름 층(300)에 컬러 필터 층이 접착되는 과정에서 컬러 필터 층을 보호해 주는 역할을 수행할 수 있다.

제2 보호막 층(520)이 형성된 다음에는 컬러 필터 층과 블랙 매트릭스 층(100)을 필름 층(300)에 점착시켜 지지시켜주는 역할을 수행할 수 있는 점착 층(600)이 형성될 수 있다. 또한, 평탄성을 확보하는 역할을 수행할 수 있다.

이러한 점착 층(600) 상에 필름 층(300)이 형성된 후에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 마지막으로, 제1 보호막 층(510)을 분리 층(400)으로부터 분리시켜서 뒤집는 과정을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 이러한 제조 공정을 통하여 PW 단차가 최소화된 컬러 필터를 제공할 수 있으며, 이를 통하여, 선명한 영상과 영상 재생시의 균일성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도면 8도는 종래의 컬러 필터의 블랙 매트릭스와 컬러 필터 층의 화소 영역의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.

종래의 컬러 필터에서 필름 층(300)과 접하는 블랙 매트릭스 층(100)의 하부는 상부보다 더 넓은 면적을 가진다. 여기서 하부의 넓이는 'BM CD(Black Matrix Critical Dimension)'라고 지칭될 수 있다. 그리고, 이러한 블랙 매트릭스 층(100)의 하부가 상부보다 더 넓은 면적을 가지도록 블랙 매트릭스 층(100)을 형성된 모습을 비엠(BM, Black Matrix) 순 테이퍼(taper)라고 지칭할 수 있다.

이러한 블랙 매트릭스 층(100) 사이로는 컬러 필터 층(200)의 블루, 그린 및 레드를 담당하는 각 화소 영역이 형성될 수 있다.

도면 1도와 도면 2도를 통하여 살펴 본 바와 같이, 블랙 매트릭스 층(100) 사이로 컬러 필터 층(200)을 구성하는 물질이 많이 증착되는 경우는 컬러 필터 층(200)의 화소 영역에서 블랙 매트릭스 층(100)에 접하는 부분이 다른 부분보다 높이가 높아지는 PW 단차가 형성되게 된다.

그러나, 반대로 블랙 매트릭스 층(100) 사이로 컬러 필터 층(200)을 구성하는 물질이 적게 증착되는 경우는 도면 8도를 통하여 살펴보는 바와 같이 블랙 매트릭스 층(100)과 컬러 필터 층(200)의 화소 영역 사이에 이격 공간이 발생하게 된다. 이러한 이격 공간 역시 액정 층의 구동에 바람직하지 않은 영향을 미치게 된다.

또한, 도면 8도와 같이 블랙 매트릭스 층(100)을 비엠 순 테이퍼 방식으로 형성하게 되면, 필름 층(300)과 접하는 하부 면적이 상부 면적보다 더 넓기 때문에 미세 패턴의 구현이 어려운 문제점이 있었다.

디스플레이 장치에서 블랙 매트릭스 층(100)의 미세 패턴을 구현한다는 것은 동일한 화면 내에 더 많은 화소를 넣을 수 있다는 것을 의미하므로 선명한 영상의 구현에 중요한 문제이다.

그러나, 종래의 컬러 필터 제조 방법으로는 필름 층(300)과 블랙 매트릭스 층(100)을 이루는 재료와의 밀찰력 문제로 블랙 매트릭스 층(100)의 선폭의 한계가 발생하게 되어 5 마이크로미터 이하의 미세 패턴을 구현하는데 어려움이 많았다.

도면 9도와 도면 10도는 종래의 컬러 필터의 매트릭스 층의 일부 패턴을 현미경을 이용하여 확대하여 보여주는 모습이다.

현미경을 통하여 확인할 수 있듯이, 블랙 매트릭스 층(100)의 하부가 상부보다 더 넓은 면적을 가지며, 하부와 상부 사이에 'A' 정도의 길이 차가 발생한 것을 확인할 수 있다. 즉, 노광 후 현상 공정으로 패턴 생성시 블랙 매트릭스 층(100)의 상부와 하부의 넓이 차이가 발생하게 된다.

도면 11도는 본 발명이 제작하고자 하는 다른 실시 예에 따른 컬러 필터의 모습을 확대하여 보여주는 도면이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터의 블랙 매트릭스 층(100)은 필름 층(300)과 접하는 하부 면적(BM CD)이 상부 면적보다 더 작다. 이렇게 하부 면적이 상부 면적보다 작게 형성된 블랙 매트릭스 층(100)의 모습을 비엠 역 테이퍼라고 지칭할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 이와 같이 블랙 매트릭스 층(100)을 비엠 역 테이퍼 방식으로 구현함으로써, 블랙 매트릭스 층(100)의 미세 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 블랙 매트릭스 층(100)의 미세 패턴 구현을 통하여 더 많은 화소의 배치가 가능함으로써 더 선명한 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도면 12도는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필러의 블랙 매트릭스 층과 컬러 필터 층의 화소 영역의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터는 블랙 매트릭스 층(100)이 역 테이퍼 방식으로 구현되어 미세 패턴의 구현이 가능할 뿐만 아니라, 컬러 필터 층의 각 화소 영역의 두께를 일정하게 형성함으로써, 화소 내에서 투과율을 동일하게 유지하여 선명한 영상을 보장할 수 있다.

즉, 도면을 통하여 알 수 있듯이, 컬러 필터 층(200)의 블루 영역(210)을 담당하는 화소를 외부에서 바라보는 경우, ①번 화살표를 따라 외부로부터 인식되는 광로와 ②번 화살표를 따라 외부로부터 인식되는 광로 간의 거리가 동일하다. 따라서 동일한 투과율을 보장할 수 있는 효과가 있다.

도면 13도는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터가 적용된 액정 디스플레이 장치의 내부 모습을 간략하게 보여주는 도면이다.

유리로 제작될 수 있는 기판 층(10) 위에 부착되는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터는 컬러 필터 층의 블루 영역(210), 그린 영역(220) 및 레드 영역(230) 사이로 블랙 매트릭스 층(100)이 역 테이퍼 방식으로 형성되어 있다. 다시 말하면, 블랙 매트릭스 층(100)의 하부 면적보다 상부 면적이 더 넓게 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터는 이러한 역 테이퍼 방식의 블랙 매트릭스 층(100)을 통하여 동일한 화면 내에 더 많은 화소 영역을 담아낼 수 있다. 따라서, 더 선명한 영상을 보장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 도면을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터는 컬러 필터 층(200)의 화소 영역 내에서 블랙 매트릭스 층(100)과 접하는 부분이 다른 부분의 높이보다 더 높아지는 PW 단차가 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 균일한 영상을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이와 더불어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법의 블랙 매트릭스 층(100)은 그 두께가 컬러 필터 층(200)의 블루 영역(210), 그린 영역(220) 및 레드 영역(230)의 화소 영역의 두께 수준까지 형성될 수 있다. 이를 통하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 블랙 매트릭스 층(100)의 'BM OD(Black Matrix Optical Density)'를 증가시킬 수 있으므로 명암비를 증가시킬 수 있다. 즉, 블랙 매트릭스 층(100)의 빛 차단 능력이 더욱 향상되므로, 액정 디스플레이가 켜졌을 때와 꺼졌을 때의 차이를 증가시켜 더욱 선명한 영상을 제공할 수 있다.

도면 14도는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터의 제조 방법을 보여주는 도면이다.

먼저, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 기판 층(10) 상에 분리 층(400)이 형성되는 과정을 거칠 수 있다.

기판 층(10)은 공정의 진행 과정에서 지지체 역할을 수행하며 최종 단계에서 제거될 수 있다. 이러한 기판 층(10)은 유리 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 분리 층(400)은 컬러 필터의 제작이 완료된 후에 기판 층(10)과 컬러 필터가 쉽게 분리되는 역할을 수행할 수 있다.

그 다음으로, 분리 층(400)상에 제1 보호막 층(510)이 형성될 수 있다. 제1 보호막 층(510)은 이후 기판 층(10)과 컬러 필터가 분리되는 과정에서 컬러 필터 층을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.

제1 보호막 층(510)이 형성된 다음에는 블랙 매트릭스 층(100)이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 일 실시 예와는 달리 블랙 매트릭스 층(100)이 컬러 필터 층의 각 화소 영역 보다 먼저 형성되는 점에서 차이가 있다.

제1 보호막 층(510) 상에 블랙 매트릭스 층(100)이 형성된 다음으로, 블랙 매트릭스 층(100)의 사이사이에 컬러 필터 층의 각 화소 영역이 순차적으로 형성될 수 있다. 즉, 블랙 매트릭스 층(100) 사이사이에 컬러 필터 층(200)의 블루 영역(210), 그린 영역(220) 및 레드 영역(230)이 형성될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 블랙 매트릭스 층(100)과 컬러 필터 층(200) 상에 제2 보호막 층(520)을 형성하는 과정을 거칠 수 있다. 이러한 제2 보호막 층(520)은 필름 층(300)에 컬러 필터 층(200)이 점착하는 과정에서 컬러 필터 층(200)을 보호해주는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 평탄성을 확보하는 역할을 수행할 수 있다.

제2 보호막 층(520)이 형성된 다음에는 컬러 필터 층(200)과 블랙 매트릭스 층(100)을 필름 층(300)에 점착시켜 지지시켜주는 역할을 수행할 수 있는 점착 층(600)이 형성될 수 있다. 점착 층(600)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC, triacetylcelluose) 등으로 형성될 수 있다.

이러한 점착 층(600) 상에 필름 층(300)이 형성된 후에, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 및 이의 제조 방법은 마지막으로, 제1 보호막 층(510)을 분리 층(400)으로 분리시켜서 뒤집는 과정을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 컬러 필터 제조 방법은 이러한 공정을 통하여, 블랙 매트릭스 층(100)의 미세 패턴을 구현할 수 있는 동시에 높은 명암비를 달성할 수 있는 컬러 필터를 손쉽게 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 기판 층
20 : 박막 트랜지스터 층
30 : 액정 층
100 : 블랙 매트릭스 층
210 : 컬러 필터 층의 블루 영역
220 : 컬러 필터 층의 그린 영역
230 : 컬러 필터 층의 레드 영역
300 : 필름 층
400 : 분리 층
510 : 제1 보호막 층
520 : 제2 보호막 층
600 : 점착 층

Claims (12)

1. 기판 층 상에 분리 층이 형성되는 단계;
   분리 층 상에 제1 보호막 층이 형성되는 단계;
   상기 제1 보호막 층으로 갈수록 수평 단면적이 커지면서 상기 제1 보호막 층 상에 레드(red) 영역, 그린(green) 영역 및 블루(blue) 영역을 가지는 컬러 필터(color filter) 층이 형성되고, 상기 컬러 필터 층이 형성될 때 상기 컬러 필터 층을 이용하여 얼라인(align) 키가 함께 형성되는 단계;
   상기 컬러 필터 층의 레드 영역, 그린 영역 및 블루 영역 사이에 블랙(black) 매트릭스(matrix) 층이 형성되는 단계;
   상기 컬러 필터 층과 상기 블랙 매트릭스 층 상에 제2 보호막 층이 형성되는 단계;
   상기 제2 보호막 층 상에 점착 층이 형성되는 단계;
   상기 점착 층 상에 필름(film) 층이 형성되는 단계;
   상기 제1 보호막 층이 상기 분리 층으로부터 박리되는 단계;
   상기 제1 보호막 층이 최 상부층이 되도록 뒤집는 단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법.
   
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3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 보호막 층 상에 블루 영역, 그린 영역 및 레드 영역을 가지는 컬러 필터 층을 형성되는 단계는,
   상기 컬러 필터 층의 레드 영역이 먼저 형성되고,
   그 다음으로 상기 컬러 필터층의 그린 영역이 형성되며,
   그 다음으로 상기 컬러 필터층의 블루 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법.
   
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5. 제1항에 있어서,
   상기 기판 층은 유리로 형성되며,
   상기 필름은 플렉서블(flexible) 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 제조 방법.
   
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