KR20020072348A - a color filter panel for liquid crystal display and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a color filter substrate for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.Recently, with the rapid development of the information society, there is a need for a flat panel display having excellent characteristics such as thinning, light weight, and low power consumption, among which a liquid crystal display has a resolution, It is excellent in color display and image quality, and is actively applied to notebooks and desktop monitors.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device arranges two substrates on which electrodes are formed so that the surfaces on which the two electrodes are formed face each other, injects a liquid crystal material between the two substrates, and applies a voltage to the two electrodes to generate an electric field. By moving the liquid crystal molecules, the image is expressed by the transmittance of light that varies accordingly.
액정 표시 장치의 하부 기판은 화소 전극에 신호를 인가하기 위한 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판으로 박막을 형성하고 사진 식각하는 공정을 반복함으로써 이루어지고, 상부 기판은 컬러필터를 포함하는 기판으로 컬러필터는 적(R), 녹(G), 청(B)의 세 가지 색이 순차적으로 배열되어 있으며, 안료분산법이나 염색법, 전착법 등의 방법으로 제작된다.The lower substrate of the liquid crystal display is formed by repeating a process of forming a thin film and photolithography with an array substrate including a thin film transistor for applying a signal to a pixel electrode. The upper substrate is a substrate including a color filter. Three colors of red (R), green (G) and blue (B) are sequentially arranged, and are produced by methods such as pigment dispersion, dyeing, and electrodeposition.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 일반적인 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display.
도 1에 도시한 바와 같이, 하부의 어레이 기판은 투명한 제 1 기판(10) 위에금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트 전극(21)이 형성되어 있고, 그 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 게이트 전극(21)을 덮고 있다. 게이트 전극(21) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(41)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(51, 52)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, the lower array substrate has a gate electrode 21 made of a conductive material such as a metal on the transparent first substrate 10, and a silicon nitride film (SiN x ) or a silicon oxide film ( The gate insulating film 30 made of SiO 2 covers the gate electrode 21. An active layer 41 made of amorphous silicon is formed on the gate insulating layer 30 on the gate electrode 21, and ohmic contact layers 51 and 52 made of amorphous silicon doped with impurities are formed thereon.
오믹 콘택층(51, 52) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(61, 62)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(61, 62)은 게이트 전극(21)과 함께 박막 트랜지스터(T)를 이룬다.Source and drain electrodes 61 and 62 made of a conductive material such as a metal are formed on the ohmic contact layers 51 and 52, and the source and drain electrodes 61 and 62 together with the gate electrode 21 are thin film transistors. (T).
도시하지 않았지만, 게이트 전극(21)은 게이트 배선과 연결되어 있고, 소스 전극(61)은 데이터 배선과 연결되어 있으며, 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 직교하여 화소 영역을 정의한다.Although not shown, the gate electrode 21 is connected to the gate wiring, the source electrode 61 is connected to the data wiring, and the gate wiring and the data wiring are orthogonal to each other to define the pixel region.
이어, 소스 및 드레인 전극(61, 62) 위에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막으로 이루어진 보호층(70)이 형성되어 있으며, 보호층(70)은 드레인 전극(62)을 드러내는 콘택홀(71)을 가진다.Subsequently, a passivation layer 70 made of a silicon nitride film, a silicon oxide film, or an organic insulating layer is formed on the source and drain electrodes 61 and 62, and the passivation layer 70 has a contact hole 71 exposing the drain electrode 62. Has
보호층(70) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(81)이 형성되어 있고, 화소 전극(81)은 콘택홀(71)을 통해 드레인 전극(62)과 연결되어 있다.A pixel electrode 81 made of a transparent conductive material is formed in the pixel area above the passivation layer 70, and the pixel electrode 81 is connected to the drain electrode 62 through the contact hole 71.
한편, 제 1 기판(10) 상부에는 제 1 기판(10)과 일정 간격을 가지고 이격되어 있으며 투명한 제 2 기판(110)이 배치되어 있고, 제 2 기판(110)의 안쪽면에는블랙 매트릭스(121)가 박막 트랜지스터(T)와 대응되는 위치에 형성되어 있는데, 도시하지 않았지만 블랙 매트릭스(121)는 화소 전극(81)과 대응하는 부분에 개구부를 가지고 기판 전면에 형성되어 있어, 화소 전극(81) 이외의 부분에서 나오는 빛을 차단한다. 블랙 매트릭스(121) 하부에는 화소 전극(81)과 일대일 대응하는 컬러필터(131)가 형성되어 있다. 컬러필터(131) 하부에는 컬러필터(131)를 보호하고 컬러필터로 인한 단차를 없애기 위한 오버코트층(overcoat layer)(140)이 형성되어 있으며, 그 하부에 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(150)이 형성되어 있다.On the other hand, the second substrate 110 is spaced apart from the first substrate 10 at a predetermined interval and disposed above the first substrate 10, and the black matrix 121 is disposed on the inner surface of the second substrate 110. ) Is formed at a position corresponding to the thin film transistor T. Although not illustrated, the black matrix 121 is formed on the entire surface of the substrate with an opening at a portion corresponding to the pixel electrode 81, and thus the pixel electrode 81 is formed. Block the light coming from other parts. The color filter 131 corresponding to the pixel electrode 81 one-to-one is formed under the black matrix 121. An overcoat layer 140 is formed below the color filter 131 to protect the color filter 131 and eliminate the step caused by the color filter, and a common electrode 150 formed of a transparent conductive material under the color filter 131. Is formed.
도시하지 않았지만 화소 전극(81)의 상부와 공통 전극(150)의 하부에는 각각 배향막이 형성되어 있고, 두 배향막 사이에는 액정층(170)이 주입되어 있다.Although not illustrated, an alignment layer is formed on the pixel electrode 81 and the lower portion of the common electrode 150, and a liquid crystal layer 170 is injected between the alignment layers.
이러한 액정 표시 장치는 광원으로 액정 표시 장치의 배면에 위치하는 백라이트(backlight)를 사용하는데, 백라이트로부터의 빛은 액정 표시 장치를 통과하면서 감쇄된다. 따라서, 입사된 빛 중 3∼8% 정도만 투과하게 되므로, 화면이 어둡게 된다. 이때, 화면을 밝게 하기 위해서는 백라이트의 휘도를 높여 투과된 빛의 휘도를 증가시켜야 하므로 소비 전력이 커지게 된다.Such a liquid crystal display uses a backlight positioned on the back of the liquid crystal display as a light source, and light from the backlight is attenuated while passing through the liquid crystal display. Therefore, only about 3 to 8% of the incident light is transmitted, so that the screen becomes dark. In this case, in order to brighten the screen, the luminance of the transmitted light must be increased by increasing the luminance of the backlight, thereby increasing power consumption.
이에 소비 전력을 증가시키지 않으면서, 액정 표시 장치에서 광의 투과율을 높여 화면의 밝기를 향상시키기 위한 방법으로, 컬러필터의 구조를 개조한 예가 대한민국 특허 제 1992-007615 호 및 제 1989-004377 호에 제시되었다.Accordingly, examples of modifying the structure of a color filter as a method for improving the brightness of a screen by increasing light transmittance in a liquid crystal display without increasing power consumption are disclosed in Korean Patent Nos. 1992-007615 and 1989-004377. It became.
여기서는 컬러필터 내부에 다수의 투과공을 형성하여 투과공을 통해 빛의 투과율을 향상시키는데, 이때 투과공의 크기를 미세하게 하여 육안으로는 식별이 불가능하도록 함으로써 화질의 저하를 방지한다.In this case, a plurality of transmission holes are formed inside the color filter to improve light transmittance through the transmission holes. At this time, the size of the transmission holes is made fine so that it is impossible to identify with the naked eye, thereby preventing deterioration of image quality.
이러한 경우에는 액정 표시 장치의 휘도를 향상시키기 위해 투과공은 미세한 크기를 가지도록 해야 하며, 모든 컬러필터에 투과공을 형성하게 된다.In this case, in order to improve the luminance of the liquid crystal display, the transparent holes must have a fine size, and the transparent holes are formed in all the color filters.
그러나, 일반적으로 사람의 눈은 청색에 대한 색도 인지 정도가 떨어지므로, 청색의 색도가 어느 정도 변하더라도 동일하게 인식한다. 따라서, 청색 컬러필터는 적, 녹, 청의 빛이 모두 투과될 때 백색광을 구현할 수 있을 정도로만 형성하면 되므로, 청색 컬러필터의 구조만 변화시켜 색도의 저하를 방지하면서 액정 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.However, in general, since the human eye is less aware of the chromaticity of the blue color, the human eye is equally recognized even if the chromaticity of the blue is changed to some extent. Therefore, the blue color filter needs only to be formed to realize white light when all the red, green, and blue light are transmitted. Therefore, the brightness of the liquid crystal display can be improved while changing the structure of the blue color filter to prevent deterioration of chromaticity. have.
본 발명의 목적은 색도의 저하 없이 휘도를 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can improve luminance without deteriorating chromaticity.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치에 대한 단면도.1 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display device.
도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에 대한 평면도.2 is a plan view of a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention;
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 단면도.3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 컬러필터 기판의 제조 공정을 도시한 단면도.4A to 4F are sectional views showing the manufacturing process of the color filter substrate according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 청색 컬러필터 형성용 마스크에 대한 단면도.5 is a cross-sectional view of a mask for forming a blue color filter according to the present invention;
도 6은 본 발명에 의한 다른 컬러필터 기판의 평면도.6 is a plan view of another color filter substrate according to the present invention;
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에 대한 단면도.7 is a cross-sectional view of a color filter substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 청색 컬러필터 형성용 마스크에 대한 단면도.8A and 8B are cross-sectional views of a mask for forming a blue color filter according to a second embodiment of the present invention.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에서는 투명 기판 상에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스의 개구부 상에는 적, 녹, 청의 색을 구현하는 컬러필터가 각각 형성되어 있다. 이어, 컬러필터 상부에 오버코트층이 형성되어 있으며, 그 위에 공통 전극이 형성되어 있다. 여기서, 청색을 구현하는 컬러필터는 내부에 투과홈을 가진다.In the color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is formed a black matrix having an opening on a transparent substrate, a color filter for implementing red, green, blue colors on the opening of the black matrix Each is formed. Subsequently, an overcoat layer is formed on the color filter, and a common electrode is formed thereon. Here, the color filter implementing the blue color has a transmission groove therein.
이때, 투과홈의 면적은 상기 청색 컬러필터 면적의 10% 내지 90%이며, 청색 컬러필터는 제 1 두께와 투과홈 하부의 제 2 두께로 이루어지고, 제 2 두께는 제 1두께의 30% 내지 70%인 것이 바람직하다.At this time, the area of the transmission groove is 10% to 90% of the area of the blue color filter, the blue color filter is composed of the first thickness and the second thickness of the lower portion of the transmission groove, the second thickness is 30% of the first thickness It is preferable that it is 70%.
이러한 경우, 청색 컬러필터는 양성 감광성 수지로 이루어지는 것이 좋다.In this case, the blue color filter is preferably made of a positive photosensitive resin.
본 발명에 따른 다른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에서는 투명 기판 상에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스의 개구부 상에는 적, 녹, 청의 색을 구현하는 컬러필터가 각각 형성되어 있다. 컬러필터 상부에는 오버코트층이 형성되어 있으며, 그 위에 공통 전극이 형성되어 있는데, 청색을 구현하는 컬러필터는 내부에 투과홀을 가진다.In another color filter substrate for a liquid crystal display according to the present invention, a black matrix having an opening is formed on a transparent substrate, and color filters for implementing red, green, and blue colors are formed on the opening of the black matrix, respectively. An overcoat layer is formed on the color filter, and a common electrode is formed thereon. The color filter, which implements blue, has a through hole therein.
여기서, 투과홀의 면적은 청색 컬러필터 면적의 30% 내지 70%인 것이 바람직하다.Here, the area of the transmission hole is preferably 30% to 70% of the blue color filter area.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에서는 투명 기판을 구비하고, 투명 기판 상에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스를 형성한다. 이어, 블랙 매트릭스의 개구부 상에 적, 녹, 청의 색을 구현하는 컬러필터를 각각 형성하고, 컬러필터 상부에 오버코트층을 형성한다. 다음, 오버코트층 상부에 공통 전극을 형성하는데, 청색 컬러필터를 형성하는 단계는 청색 컬러필터 내부에 투과홈을 형성하는 단계를 포함한다.In the manufacturing method of the color filter substrate for liquid crystal display devices which concerns on this invention, a black matrix which has a transparent substrate and has an opening part is formed on a transparent substrate. Subsequently, color filters for implementing red, green, and blue colors are formed on the openings of the black matrix, and an overcoat layer is formed on the color filters. Next, a common electrode is formed on the overcoat layer, and the forming of the blue color filter includes forming a transmission groove in the blue color filter.
여기서, 청색 컬러필터를 형성하는 단계는 마스크를 이용한 사진식각 공정을 포함하며, 상기 마스크는 투과홈에 대응하는 부분에 슬릿이 형성되어 있거나, 투과홈에 대응하는 부분에 반투과막이 형성되어 있을 수 있다.Here, the forming of the blue color filter may include a photolithography process using a mask, and the mask may have a slit formed in a portion corresponding to the transmission groove or a semi-transmissive layer formed in the portion corresponding to the transmission groove. have.
본 발명에 따른 다른 컬러필터 기판의 제조 방법에서는 투명 기판을 구비하고, 투명 기판 상에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스를 형성한다. 다음, 블랙 매트릭스의 개구부 상에 적, 녹, 청의 색을 구현하는 컬러필터를 각각 형성한 후, 컬러필터 상부에 오버코트층을 형성하고, 그 위에 공통 전극을 형성한다. 여기서, 청색 컬러필터를 형성하는 단계는 청색 컬러필터 내부에 투과홀을 형성하는 단계를 포함한다.In another method of manufacturing a color filter substrate according to the present invention, a transparent matrix is provided, and a black matrix having an opening is formed on the transparent substrate. Next, after forming a color filter for implementing red, green, and blue colors on the openings of the black matrix, an overcoat layer is formed on the color filter, and a common electrode is formed thereon. Here, forming the blue color filter includes forming a through hole in the blue color filter.
이와 같이, 본 발명에서는 비교적 색도 인지 변화가 작은 청색 컬러필터에 투과홀이나 투과홈을 형성하여 빛의 투과율을 증가시켜 휘도를 향상시키면서도, 색도의 저하를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, a transmission hole or a groove may be formed in a blue color filter having a relatively small change in chromaticity perception to increase the transmittance of light, thereby improving luminance and preventing a decrease in chromaticity.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에 대한 평면도이고, 도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ선에 따라 자른 단면도이다.2 is a plan view of a color filter substrate for a liquid crystal display according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(210) 위에 화소 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220) 상부의 화소 영역에는 적, 녹, 청의 색이 순차적으로 반복되어 형성되어 있는 컬러필터(231, 241, 251)가 형성되어 있는데, 컬러필터(231, 241, 251)의 가장자리는 블랙 매트릭스(220)와 일부 중첩한다. 각각의 색은 하부 기판에 형성되는 화소 전극(도시하지 않음)과 일대일 대응하며, 세 가지 색이 조합함으로써 색상을 표시한다. 여기서, 청색 컬러필터(251) 내부에는 투과홈(255)이 형성되어 있어 청색 컬러필터(251)는 투과홈(255) 하부의 제 2 두께(d2)를 가지는 부분과 그 외의 제1 두께(d1)를 가지는 부분으로 나누어진다. 투과홈(255)의 면적 및 깊이는 청색 빛의 색도를 감소시키지 않는 범위 내에서 이루어져야 하므로, 투과홈(255)의 면적은 화소 영역 면적의 10% 내지 90% 정도로 형성하는 것이 바람직하며, 투과홈(255)의 깊이는 제 2 두께(d2)가 제 1 두께(d1)의 30% 내지 70% 정도가 되도록 형성한다. 이어, 컬러필터(231, 241, 251) 상부에는 컬러필터(231, 241, 251)를 보호하며, 컬러필터(231, 241, 251)로 인한 단차를 없애기 위한 오버코트층(260)이 형성되어 있다. 다음, 오버코트층(260) 상부에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, a black matrix 220 having an opening is formed on a portion corresponding to the pixel region on the transparent insulating substrate 210. The color filters 231, 241, and 251 are formed in the pixel area above the black matrix 220 and are formed by sequentially repeating red, green, and blue colors. The edges of the color filters 231, 241, and 251 are formed. Some overlap with black matrix 220. Each color corresponds one-to-one with a pixel electrode (not shown) formed on the lower substrate, and the colors are displayed by combining the three colors. Herein, the blue color filter 251 has a transmission groove 255 formed therein such that the blue color filter 251 has a portion having a second thickness d 2 below the transmission groove 255 and the other first thickness ( d 1 ) is divided into parts having. Since the area and depth of the transmission groove 255 should be within a range that does not reduce the chromaticity of blue light, the area of the transmission groove 255 is preferably formed to about 10% to 90% of the area of the pixel area, the transmission groove A depth of 255 is formed such that the second thickness d 2 is about 30% to 70% of the first thickness d 1 . Subsequently, an overcoat layer 260 is formed on the color filters 231, 241, and 251 to protect the color filters 231, 241, and 251, and to eliminate a step caused by the color filters 231, 241, and 251. . Next, a common electrode 270 made of a transparent conductive material is formed on the overcoat layer 260.
이와 같이, 본 발명에서는 청색 컬러필터 내부에 일정 범위 내의 투과홈을 형성하여, 빛의 투과율을 증가시킴으로써 휘도를 향상시키면서 색도를 저하시키지 않을 수 있다.As described above, in the present invention, a transmission groove within a predetermined range is formed inside the blue color filter, thereby increasing the transmittance of light, thereby improving luminance and not decreasing chromaticity.
이러한 컬러필터 기판의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 도 4d에 도시하였다.A method of manufacturing the color filter substrate is illustrated in FIGS. 4A to 4D.
앞서 언급한 바와 같이 컬러필터는 여러 가지 방법으로 제조할 수 있는데, 본 발명에서는 안료분산법을 적용한 예에 대하여 설명한다. 안료분산법은 최근 컬러필터 형성에 주로 사용되는 방법으로서, 폴리이미드(polyimide) 계열의 안료를 분산한 재료를 입히고 노광하여 패턴을 형성하므로, 이를 이용할 경우 공정의 추가없이 빛의 투과도를 향상시킨 컬러필터를 형성할 수 있다.As mentioned above, the color filter may be manufactured by various methods. In the present invention, an example in which the pigment dispersion method is applied will be described. The pigment dispersion method is a method mainly used for forming a color filter in recent years, and a pattern is formed by coating and exposing a polyimide-based pigment dispersed material, and when using it, a color having improved light transmittance without adding a process A filter can be formed.
도 4a에 도시한 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연 기판(210) 위에 블랙매트릭스(220)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220)는 화소 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지며, 크롬(Cr)이나 크롬산화막(Cr2O3) 또는 빛을 흡수하는 흑색 수지(black resin)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 4A, a black matrix 220 is formed on a transparent insulating substrate 210 such as glass. The black matrix 220 may have an opening in a portion corresponding to the pixel region, and may be made of chromium (Cr), a chromium oxide film (Cr 2 O 3 ), or a black resin that absorbs light.
이어, 도 4b에 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스(220) 상부에 청색 감광성 수지(250)를 도포한 후, 마스크(300)를 이용하여 노광을 실시한다. 여기서, 감광성 수지(250)는 빛을 받은 부분이 현상에서 제거되는 양성(positive)인 것을 이용한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4B, the blue photosensitive resin 250 is coated on the black matrix 220, and then exposed using the mask 300. Here, the photosensitive resin 250 uses a positive one in which the lighted portion is removed from the development.
본 발명에 따른 마스크(300)는 빛의 투과율이 다른 세 부분으로 이루어진다. 먼저, 청색 컬러필터의 제 1 두께(도 3의 d1)에 대응하는 영역(A)은 빛이 투과되지 않으며, 투과홈(도 3의 255) 즉, 청색 컬러필터의 제 2 두께(도 3의 d2)에 대응하는 영역(B)에서는 빛이 일부만 투과하고, 나머지 영역(C)에서는 빛이 모두 투과된다.The mask 300 according to the present invention consists of three parts having different light transmittances. First, light is not transmitted to the region A corresponding to the first thickness (d 1 of FIG. 3) of the blue color filter, and the transmission groove (255 of FIG. 3), that is, the second thickness of the blue color filter (FIG. 3). Only part of the light is transmitted through the region B corresponding to d 2 ), and all of the light is transmitted through the remaining region C.
마스크는 주로 석영(quartz) 기판과 같은 투명한 기판 상에 크롬과 같은 물질로 이루어진 차광막이 형성되어 있는데, 도 4b의 마스크(300)에서는 B 영역에 노광기의 분해능보다 작은 폭을 가지는 슬릿이 형성되어 있어 빛의 회절 현상에 의해 투과되는 빛의 양이 적어진다.The mask is mainly formed of a light shielding film made of a chromium-like material on a transparent substrate such as a quartz substrate. In the mask 300 of FIG. 4B, a slit having a width smaller than the resolution of the exposure machine is formed in the B region. The amount of light transmitted by the diffraction phenomenon of light decreases.
한편, 도 4b의 마스크(300) 대신 도 5의 마스크(400)를 이용할 수 있는데, 도 5의 마스크(400)에는 A 영역에 차광막(410)이 형성되어 있고, B 영역에 빛을 일부만 투과시키는 반투과막(420)이 형성되어 있다.Meanwhile, instead of the mask 300 of FIG. 4B, the mask 400 of FIG. 5 may be used. In the mask 400 of FIG. 5, a light shielding film 410 is formed in an area A and only partially transmits light to the B area. The transflective film 420 is formed.
다음, 도 4c에 도시한 바와 같이 노광된 감광성 수지(도 4b의 250)를 현상하여, 내부에 투과홈(255)을 가지는 청색 컬러필터(251)를 형성한다. 이때, 투과홈(255)의 면적은 화소 영역 면적의 10% 내지 90% 정도가 되며, 투과홈(255)의 깊이는 제 2 두께(d2)가 제 1 두께(d1)의 30% 내지 70% 정도가 되도록 형성한다. 따라서, 컬러필터의 제 1 두께(d1)를 약 1.3 ㎛ 정도로 형성할 때, 제 2 두께(d2)는 약 0.4 ㎛ 내지 0.9 ㎛ 정도가 된다.Next, as illustrated in FIG. 4C, the exposed photosensitive resin (250 of FIG. 4B) is developed to form a blue color filter 251 having a transmission groove 255 therein. In this case, the area of the transmission groove 255 is about 10% to 90% of the area of the pixel area, and the depth of the transmission groove 255 is 30% of the first thickness d 1 by the second thickness d 2 . Form 70% or so. Accordingly, when the first thickness d 1 of the color filter is formed at about 1.3 μm, the second thickness d 2 is about 0.4 μm to 0.9 μm.
다음, 도 4d에 도시한 바와 같이 적색 감광성 수지를 도포하고 노광 및 현상하여 화소 영역 상에 적색 컬러필터(231)를 형성한다. 여기서, 노광시 사용되는 마스크(도시하지 않음)는 적색 컬러필터(231)에 대응하는 부분에만 차광막이 형성되어 있는 것을 사용할 수 있으며, 이때의 적색 감광성 수지는 빛에 노출된 부분이 제거되는 양성 감광성 수지를 이용한다.Next, as illustrated in FIG. 4D, a red photosensitive resin is coated, exposed, and developed to form a red color filter 231 on the pixel region. Here, a mask (not shown) used for exposure may be formed in which a light shielding film is formed only on a portion corresponding to the red color filter 231, and the red photosensitive resin in this case is positive photosensitive in which a portion exposed to light is removed. Resin is used.
본 발명에서는 적색 컬러필터(231)를 양성 감광성 수지로 형성하였는데, 빛에 노출된 부분이 남게 되는 음성 감광성 수지로 형성할 수도 있다. 이러한 경우에 마스크는 적색 컬러필터(231) 이외의 부분과 대응하는 영역에 차광막이 형성되어 있는 것을 이용한다.In the present invention, the red color filter 231 is formed of a positive photosensitive resin, but may be formed of a negative photosensitive resin in which a portion exposed to light remains. In this case, a mask is used in which a light shielding film is formed in a region corresponding to a portion other than the red color filter 231.
다음, 도 4e에 도시한 바와 같이 적색 컬러필터(231)와 같은 방법으로 녹색 컬러필터(241)를 형성한다. 이때, 녹색 컬러필터(241) 또한 양성 감광성 수지나 음성 감광성 수지 중 어느 것을 이용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 4E, the green color filter 241 is formed by the same method as the red color filter 231. At this time, the green color filter 241 can use either positive photosensitive resin or negative photosensitive resin.
여기서는 청색 컬러필터(251)를 먼저 형성하고, 이어 적색 및 녹색 컬러필터(231, 241)를 형성하였으나, 적색 및 녹색 컬러필터(231, 241)를 먼저 형성할 수도 있다.Here, the blue color filter 251 is formed first, and then the red and green color filters 231 and 241 are formed, but the red and green color filters 231 and 241 may be formed first.
다음, 도 4f에 도시한 바와 같이 컬러필터(231, 241, 251) 상부에 에폭시 수지(epoxy resin)나 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질을 도포하여 오버코트층(260)을 형성하고, 그 위에 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 공통 전극(270)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4F, an overcoat layer 260 is formed by applying a material such as epoxy resin or polyimide to the color filters 231, 241, and 251, and indium thereon. The common electrode 270 is formed by depositing a transparent conductive material such as indium-tin-oxide or indium-zinc-oxide.
이와 같이, 본 발명에서는 청색 컬러필터(251)의 패터닝시 빛의 회절 현상을 이용하여 청색 컬러필터(251) 내에, 빛의 투과율을 향상시킬 수 있는 투과홈(255)을 만들 수 있다.As described above, according to the present invention, a transmission groove 255 may be formed in the blue color filter 251 using the diffraction phenomenon of the light when the blue color filter 251 is patterned.
본 발명에서는 안료분산법에 의해 컬러필터를 형성하는 방법에 대하여 설명하였으나, 염색법과 같은 방법을 사용할 수도 있으며, 염색법도 사진식각 공정을 이용하여 컬러필터를 형성하므로 공정이 추가되지 않는다.In the present invention, the method of forming the color filter by the pigment dispersion method has been described, but the same method as the dyeing method may be used, and the dyeing method also forms a color filter using a photolithography process, and thus no process is added.
또한, 본 발명에서는 청색 컬러필터 내에 투과홈을 하나의 패턴으로 형성하는데, 도 6에 도시한 바와 같이 투과홈을 다수개의 사각형으로 형성할 수도 있으며, 원형이나 그 밖의 다른 모양으로 형성할 수도 있다. 이와 같이 투과홈의 모양 및 크기는 제한되지 않으나, 투과홈의 전체 면적이 앞서 언급한 것처럼 화소 영역의 10% 내지 90% 범위를 벗어나지 않도록 한다.Further, in the present invention, the transmission grooves are formed in one pattern in the blue color filter. As shown in FIG. 6, the transmission grooves may be formed in a plurality of quadrangles, or may be formed in a circular or other shape. As such, the shape and size of the transmission grooves are not limited, but the entire area of the transmission grooves is not within the range of 10% to 90% of the pixel area as mentioned above.
한편, 청색 컬러필터 내부에 투과홀을 형성하여 빛의 투과도를 높이면서 색도 저하를 방지할 수도 있는데, 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 도 7에 도시하였다.On the other hand, by forming a through hole in the blue color filter to increase the transmittance of light while preventing the decrease in chromaticity, this second embodiment of the present invention is shown in FIG.
도 7에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(210) 위에 화소 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220) 상부의 화소 영역에는 적, 녹, 청의 색이 순차적으로 반복되어 형성되어 있는 컬러필터(231, 241, 251)가 형성되어 있는데, 컬러필터(231, 241, 251)의 가장자리는 블랙 매트릭스(220)와 일부 중첩한다. 각각의 색은 하부 기판에 형성되는 화소 전극(도시하지 않음)과 일대일 대응하며, 세 가지 색이 조합함으로써 색상을 표시한다. 여기서, 청색 컬러필터(251) 내부에는 투과홀(257)이 형성되어 있어 빛의 투과율을 증가시킨다. 이때, 투과홀(257)의 면적은 청색 빛의 색도를 감소시키지 않는 범위 내에서 이루어져야 하므로, 화소 영역 면적의 30% 내지 70% 정도로 형성하는 것이 바람직하다. 투과홀(257) 하부에는 청색 컬러필터(251)가 존재하지 않으므로, 투과홀(257)은 앞선 투과홈(도 3의 255)의 면적보다 작게 형성된다. 이어, 컬러필터(231, 241, 251) 상부에는 컬러필터(231, 241, 251)를 보호하며, 컬러필터(231, 241, 251)로 인한 단차를 없애기 위한 오버코트층(260)이 형성되어 있다. 다음, 오버코트층(260) 상부에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 7, a black matrix 220 having an opening is formed on a portion corresponding to the pixel region on the transparent insulating substrate 210. The color filters 231, 241, and 251 are formed in the pixel area above the black matrix 220 and are formed by sequentially repeating red, green, and blue colors. The edges of the color filters 231, 241, and 251 are formed. Some overlap with black matrix 220. Each color corresponds one-to-one with a pixel electrode (not shown) formed on the lower substrate, and the colors are displayed by combining the three colors. Here, a transmission hole 257 is formed in the blue color filter 251 to increase the transmittance of light. At this time, the area of the transmission hole 257 should be made within a range that does not reduce the chromaticity of the blue light, it is preferable to form about 30% to 70% of the area of the pixel area. Since the blue color filter 251 does not exist below the transmission hole 257, the transmission hole 257 is formed smaller than the area of the previous transmission groove (255 of FIG. 3). Subsequently, an overcoat layer 260 is formed on the color filters 231, 241, and 251 to protect the color filters 231, 241, and 251, and to eliminate a step caused by the color filters 231, 241, and 251. . Next, a common electrode 270 made of a transparent conductive material is formed on the overcoat layer 260.
이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터 기판은 앞선 제 1 실시예와 동일한 공정으로 형성될 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the color filter substrate according to the second embodiment of the present invention may be formed by the same process as the first embodiment, a description thereof will be omitted.
다만, 제 1 실시예에서는 청색 컬러필터를 양성 감광성 수지로 형성해야 하지만, 제 2 실시예에서는 양성 감광성 수지나 음성 감광성 수지 모두 이용할 수 있다.However, in the first embodiment, the blue color filter must be formed of a positive photosensitive resin, but in the second embodiment, both a positive photosensitive resin and a negative photosensitive resin can be used.
도 8a 및 도 8b에는 투과홀을 가지는 청색 컬러필터를 형성할 때 사용되는 마스크를 도시하였다. 도 8a는 청색 컬러필터를 양성 감광성 수지로 형성할 경우 사용되는 마스크(600)로서, D 영역에만 차광막(610)이 형성되어 있고, 투과홀(도 7의 257)에 대응하는 영역(E) 및 나머지 영역(F)에는 아무런 막도 형성되어 있지 않다. 반면에, 청색 컬러필터를 음성 감광성 수지로 형성할 경우에 사용되는 마스크(600)는 도 8b에 도시한 바와 같이, D 영역에는 아무런 막도 형성되지 않고, E 및 F 영역에만 차광막(710)이 형성되어 있다.8A and 8B illustrate a mask used when forming a blue color filter having a transmission hole. FIG. 8A illustrates a mask 600 used when the blue color filter is formed of a positive photosensitive resin, in which a light shielding film 610 is formed only in a region D, and an area E corresponding to a transmission hole (257 in FIG. 7) and FIG. No film is formed in the remaining region F. On the other hand, in the mask 600 used when the blue color filter is formed of the negative photosensitive resin, as shown in FIG. 8B, no film is formed in the D region, and the light shielding film 710 is formed only in the E and F regions. Formed.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에서 투과홀은 앞선 제 1 실시예와 마찬가지로 다수개로 형성될 수 있다.In addition, in the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, a plurality of transmission holes may be formed.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에서는 사람의 눈이 청색의 색도 변화에 민감하지 않으므로, 청색 컬러필터 내에만 일정 면적의 투과홈 및 투과홀을 형성하여, 빛의 투과율을 증가시키면서 색도가 저하되는 것을 방지한다. 따라서, 액정 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.In the present invention, since the human eye is not sensitive to the change in the chromaticity of blue, a certain area of the transmission groove and the transmission hole are formed only in the blue color filter, thereby preventing the chromaticity from decreasing while increasing the light transmittance. Therefore, the brightness of the liquid crystal display device can be improved.
또한, 투과홈 및 투과홀을 청색 컬러필터와 같은 공정에서 형성하여 공정이 증가되지 않는다.In addition, the transmission groove and the transmission hole are formed in a process such as a blue color filter so that the process is not increased.
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