KR20010004912A - 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

액정 표시 장치의 컬러 필터 구조 및 그 제조방법 Download PDF

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    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters

Abstract

본 발명은 가격이 저렴하고, 높은 단차가 발생되지 않으면서, 빛을 용이하게 차폐시킬 수 있는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조 및 그 제조방법을 개시한다.
개시된 본 발명은, 상부 기판; 상기 상부 기판 일 표면상에 단위 화소를 한정하도록 배열된 블랙 매트릭스; 및 상기 블랙 매트릭스로 둘러싸여진 공간에 각각 배치되는 레드, 그린, 블루 색화소를 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 레드, 그린, 블루 색화소가 순서에 관계없이 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치의 컬러 필터 구조 및 그 제조방법{Color filter structure in LCD and method for manufacturing the same}
본 발명은 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 블랙 매트릭스를 요하지 않는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 대향하는 상하 기판과, 상하 기판 사이에 개재되는 액정과, 상하 기판 외측면에 배치되는 편광판을 포함한다.
여기서, 상부 기판에는 액정 표시 장치의 컬러화를 실현함과 동시에, 액정 표시 장치의 중심 부품이되는 컬러 필터가 부착되어, 상부 기판을 컬러 필터 기판이라고 하고, 하부 기판에는 액티브 매트릭스 형태로 화소 전극과 박막 트랜지스터가 형성되므로 TFT(thin film transistor) 어레이(array) 기판이라 한다.
이러한 컬러 필터는 블랙 매트릭스와, 블랙 매트릭스로 둘러싸여진 공간에 R(레드), G(그린), B(블루) 색화소로 된 구조물로서, 컬러 필터의 블랙 매트릭스 부분은 TFT(thin film transistor) 어레이(array) 기판의 게이트 버스 라인, 데이터 버스 라인 및 박막 트랜지스터 부분과 대응되고, 색화소 부분은 화소 전극과 대응된다.
대개 블랙 매트릭스는 직접 입사되는 빛을 막아주거나, 원치 않는 빛을 막아주는 역할을 하며, 백라이트에서 반사되어 TFT의 I-포토를 줄이는 역할을 한다.
이러한 블랙 매트릭스로는 금속계 Cr 물질이 많이 사용되는데, 이 Cr 물질은 가격이 매우 높고, 중금속이므로 환경 오염을 일으켜 사용이 규제되고 있다.
이에따라, 종래의 다른 방법으로는 Cr보다 낮은 반사율을 갖고, 가격이 저렴한 유기 블랙매트릭스를 사용하는 방법이 있다.
그러나, 이러한 유기 블랙 매트릭스는 두께가 너무 커서, 후속의 공정을 진행하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 가격이 저렴하고, 높은 단차가 발생되지 않으면서, 빛을 용이하게 차폐시킬 수 있는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단하여 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조물 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10 - 상부 기판 11 - 레드 색화소
12 - 그린 색화소 13 - 블루 색화소
100- 블랙 매트릭스 110 - 레드색이 염색된 레진막
120 - 그린색이 염색된 레진막 130 - 블루색이 염색된 레진막
200,201,202 - 마스크
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일견지에 따르면, 상부 기판; 상기 상부 기판 일 표면상에 단위 화소를 한정하도록 배열된 블랙 매트릭스; 및 상기 블랙 매트릭스로 둘러싸여진 공간에 각각 배치되는 레드, 그린, 블루 색화소를 포함하며, 상기 블랙 매트릭스는 레드, 그린, 블루 색화소가 순서에 관계없이 적층되어 형성된다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 의하면, 화소 영역과 블랙 매트릭스 영역이 한정된 상부 기판을 제공하는 단계; 상기 기판상에 레드색이 염색된 레진막을 도포하고, 상기 레드색이 염색된 레진막을 화소 영역중 선택된 부분과 상기 블랙 매트릭스 영역에만 남도록 하여, 레드 색화소를 형성하는 단계; 상기 기판상에 그린색이 염색된 레진막을 도포하고, 상기 그린색이 염색된 레진막을 화소 영역중 선택된 부분과 상기 블랙 매트릭스 영역에만 남도록 하여, 그린 색화소를 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 블루색이 염색된 레진막을 도포하고, 상기 블루색이 염색된 레진막을 화소 영역중 선택된 부분과 상기 블랙 매트릭스 영역에만 남도록 하여, 블루 색화소를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 레드 색화소를 형성하는 단계와, 상기 그린 색화소를 형성하는 단계 및 상기 블루 색화소를 형성하는 단계는 서로 바꾸어 실시할 수 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 레드, 그린, 블루 색화소를 형성하는 단계는, 상기 레진막을 도포한다음, 소정 부분 노광한후, 현상제거한다음, 베이킹하여 형성된다. 또한, 상기 색화소를 형성하는 단계시, 먼저 형성되는 색화소의 노광량 및 베이킹 시간이 다음에 형성되는 색화소의 노광량 및 베이킹 시간보다 길은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 블랙 매트릭스를 레드, 그린, 블루 색화소를 적층하여 형성하므로써, 금속막, 유기막을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 필요가 없다.
따라서, 컬러 필터 구조물을 형성하는 공정이 단순해지고, 디스플레이상에 영향을 주지 않는 범위내에서 R,G,B 안료의 두께를 달리하여 증착함으로써, 상부 기판의 단차도 감소된다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 기판 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단하여 나타낸 단면도이다. 또한, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조물 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면들에서는 TFT 및 화소 전극이 형성되는 하부 기판 구조물의 구조를 생략하였으며, 하부 기판 구조물은 일반적인 액정 표시 장치의 하부 기판 구조물과 동일하다.
먼저, 도 1를 참조하여, 상부 기판(10) 상에 단위 화소 공간을 한정하도록 블랙 매트릭스(100)이 형성되고, 블랙 매트릭스(100)으로 둘러싸인 각 단위 화소 공간내에는 레드(R), 그린(G), 블루(B) 색화소(11,12,13)가 각각 형성된다. 블랙 매트릭스(100)은 공지된 바와 같이, 하부 기판의 게이트 버스 라인 영역, 데이타 버스 라인 영역, 및 박막 트랜지스터 영역과 대응되도록 형성된다.
여기서, 블랙 매트릭스(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 레드, 그린, 블루 색화소(11,12,13)가 적층되어져 구성된다. 여기서, 레드, 그린, 블루 삼색의 필터가 가색되면, 빛이 이부분을 통과하지 못한다. 즉, 레드 화소(11)를 통과한 빛은 그린 및 블루 화소(12,13)을 통과하지 못하는 것이다. 이에따라, 별도의 금속으로 블랙 매트릭스를 형성하지 않아도 된다. 또한, 블랙 매트릭스(100)는 색화소(11,12,13)의 형성과 동시에 형성된다. 블랙 매트릭스(100) 및 색화소(11,12,13)가 형성된 구조물 상부에는 공통 전극(13)이 형성되고, 공통 전극(13) 상부에는 배향막(14)이 형성된다.
이러한 블랙 매트릭스(100) 및 색화소(11,12,13)로 구성된 컬러 필터 구조물의 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 3a를 참조하여, 상부 기판(10) 상부에 레드색이 염색된 레진막(110)을 약 1.5 내지 2.5㎛ 정도로 도포한다. 그 다음, 레드 화소용 마스크(200)를 통하여 노광한다. 이때, 레드 필터 형성용 마스크(200)는 레드 픽셀 영역 및 블랙 매트릭스 영역이 차폐되도록 형성된다. 여기서, 도면 부호 200a는 빛의 차폐 영역이고, 200b는 빛의 통과 영역이다.
그후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 노광된 레드가 염색된 레진막(110)을 현상 공정을 통하여 선택적으로 제거한다음, 베이킹(baking)하여, 레드 색화소(11)을 형성한다. 이때, 레드 색화소(11)은 레드 화소 영역 외에도 블랙 매트릭스 예정 영역에 형성된다. 그 다음, 상부 기판(10) 결과물 상부에 그린색이 염색된 레진막(120)을 약 1 내지 2㎛ 정도로 도포한다. 그리고나서, 그린 화소용 마스크(200)를 통하여 노광한다. 여기서, 노광시 노광량은 하부의 레드 색화소(11)가 노광됨을 방지하기 위하여, 레드 색화소(11)보다는 적게 함이 바람직하다. 이때, 그린 화소용 마스크(201)는 그린 픽셀 영역 및 블랙 매트릭스 영역이 차폐되도록 형성된다. 여기서, 도면 부호 201a는 빛의 차폐 영역이고, 201b는 빛의 통과 영역이다.
그러고 난 다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 노광된 그린색이 염색된 레진막(130)을 현상 공정을 통하여 선택적으로 제거한다음 베이킹하여, 그린 색화소(12)를 형성한다. 상기 베이킹 시간역시, 상기 레드 색화소(11) 형성시 보다는 짧게 한다. 이에 따라, 그린 색화소(12)는 그린 화소 영역 뿐만 아니라, 블랙 매트릭스 예정 영역 상부에도 형성되며, 상기 블랙 매트릭스 영역에는 레드 색화소(11) 및 그린 색화소(12)가 적층된다. 그 다음, 상부 기판(10) 결과물 상부에 블루색이 염색된 레진막(130)을 약 0.5 내지 1.5㎛ 정도로 도포한다. 여기서, 상기 레드색이 염색된 레진막(110)보다는 그린색이 염색된 레진막(120)을 얇게 형성하고, 그린색이 염색된 레진막(120) 보다는 블루색이 염색된 레진막(130)을 얇게 하는 것은 그린, 블루 색화소의 노광량이 레드 색화소의 노광량보다 작기 때문에, 적절하게 패턴을 형성하도록 하기 위함이다. 그리고나서, 블루 화소용 마스크(203)를 통하여 노광한다. 이때도 마찬가지로, 노광량은 상기 레드 및 그린 색화소(11,12)를 형성할때보다는 적은 량으로 진행됨이 바람직하다. 블루 화소용 마스크(202)는 블루 픽셀 영역 및 블랙 매트릭스 영역이 차폐되도록 형성된다. 여기서, 도면 부호 202a는 빛의 차폐 영역이고, 202b는 빛의 통과 영역이다.
그 다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 노광된 블루색이 염색된 레진막(130)을 현상 공정으로 제거한다음, 소정 시간, 바람직하게는 상기 레드 및 그린 색화소(11,12)를형성할때 보다 짧게 진행하여, 블루 색화소(13)을 형성한다. 이때, 블루 색화소(13)은 블루 화소 영역 뿐만 아니라, 블랙 매트릭스 예정 영역에 블루 색화소(13)이 적층되어져서, 컬러 필터 구조물이 완성된다.
그후, 결과물 상부에 ITO막으로 공통 전극(14)이 형성되고, 그 상부에 폴리이미드로 된 배향막(15)이 형성된다.
이러한 제조 방법에 따르면, 금속막 또는 유기 절연막을 형성하는 공정없이, 색화소를 형성하는 공정만으로 블랙 매트릭스를 형성하므로써, 공정이 매우 단순해진다.
또한, 유기 절연막과 같이 높은 두께가 요구되지 않으므로, 후속으로 평탄화 공정을 진행할 필요가 없다.
여기서, 본 실시예에서는 레드, 그린, 블루의 순으로 색화소를 형성하였지만, 이에 국한되지 않고, 서로 바꾸어 실시하여도 상관없다. 단, 블랙 매트릭스에서의 평탄도를 향상시키기 위하여, 먼저 형성되는 색화소의 두께가 나중에 형성되는 색화소의 두께 보다 두껍게 형성하고, 노광량 및 베이킹 시간도 조절된다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 블랙 매트릭스를 레드, 그린, 블루 색화소를 적층하여 형성하므로써, 금속막, 유기막을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 필요가 없다.
따라서, 컬러 필터 구조물을 형성하는 공정이 단순해지고, 상부 기판의 단차로 감소된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (4)

  1. 상부 기판;
    상기 상부 기판 일 표면상에 단위 화소를 한정하도록 배열된 블랙 매트릭스; 및
    상기 블랙 매트릭스로 둘러싸여진 공간에 각각 배치되는 레드, 그린, 블루 색화소를 포함하며,
    상기 블랙 매트릭스는 레드, 그린, 블루 색화소가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조물.
  2. 화소 영역과 블랙 매트릭스 영역이 한정된 상부 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판상에 레드색이 염색된 레진막을 도포하고, 상기 레드색이 염색된 레진막을 화소 영역중 선택된 부분과 상기 블랙 매트릭스 영역에만 남도록 하여, 레드 색화소를 형성하는 단계;
    상기 기판상에 그린색이 염색된 레진막을 도포하고, 상기 그린색이 염색된 레진막을 화소 영역중 선택된 부분과 상기 블랙 매트릭스 영역에만 남도록 하여, 그린 색화소를 형성하는 단계; 및
    상기 기판상에 블루색이 염색된 레진막을 도포하고, 상기 블루색이 염색된 레진막을 화소 영역중 선택된 부분과 상기 블랙 매트릭스 영역에만 남도록 하여, 블루 색화소를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조물 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 레드, 그린, 블루 색화소를 형성하는 단계는, 상기 레진막을 도포한다음, 소정 부분 노광한후, 현상제거한다음, 베이킹하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조물 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 색화소를 형성하는 단계시, 먼저 형성되는 색화소의 노광량 및 베이킹 시간이 다음에 형성되는 색화소의 노광량 및 베이킹 시간보다 길은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 컬러 필터 구조물 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010062713A (ko) * 1999-12-24 2001-07-07 가네꼬 히사시 컬러액정디스플레이 및 컬러액정디스플레이 제조방법
KR100726133B1 (ko) * 2001-02-02 2007-06-12 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치용 컬러필터와 그 제조방법
KR100736629B1 (ko) * 2001-07-19 2007-07-06 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법

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