KR20020078115A - 컬러필터 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러필터 기판의 블랙매트릭스에 관한 것으로, 적, 녹, 청색 패턴들(R),(G),(B)의 가장자리들에 격자형태로 중첩되는 블랙매트리스를 인체에 무해하고 환경 오염이 거의 없으며 반사광의 흡수율이 뛰어난 Mo 계통(순수 Mo 또는 Mo 합금)의 금속을 산화시켜 형성한다.
그러면, 블랙매트릭스를 Mo 산화막 단층으로 형성할 수 있기 때문에 제품의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 블랙매트릭스를 형성하는 재료로 중금속을 사용하지 않기 때문에 환경오염을 최소화시킬 수 있다.

Description

컬러필터 기판의 제조 방법{Manufacturing Process for Color Filter Plate}
본 발명은 컬러필터 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적, 녹, 청색 패턴들(R),(G),(B)의 가장자리들에 격자형태로 중첩되는 블랙 매트리스를인체에 무해하고 환경 오염이 거의 없으며 반사광의 흡수율이 뛰어난 Mo 계통(순수 Mo 또는 Mo 합금)의 금속을 산화시켜 형성함으로써, 환경오염을 최소화시키고 원가를 절감시키기 위한 컬러필터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 화상정보의 전달매체로서 표시장치의 소형화 및 고품질화에 대한 관심이 집중됨에 따라 지금까지 사용되어 왔던 CRT(cathode ray tube)의 크고 무거운 단점을 해결할 수 있는 새로운 평판표시장치들이 개발되었다. 이러한 평판표시장치들 중의 하나인 액정표시장치는 경박단소의 장점을 갖고 있어 CRT의 크고 무거운 단점을 해소할 수 있었다.
일반적인 액티브 매트릭스형 액정표시장치는 크게 스위칭 소자인 TFT가 형성된 TFT 기판과, 액정을 사이에 두고 TFT 기판에 마주보도록 부착되며 적색, 녹색, 청색의 컬러필터 패턴이 형성된 컬러필터 기판으로 나눌 수 있으며, TFT와 연결된 화소전극을 통과한 빛이 각 화소전극과 대응하는 컬러필터 패턴을 통과하면서 원하는 칼라화상이 표시하는 것이다.
여기서, 화상표시에 악영향을 미치는 반사광을 차단하기 위해서 컬러필터 기판 중 TFT 기판의 화소전극과 대응되는 부분 이외의 영역에는 CrOx과 Cr층으로 이루어진 다층 블랙 매트릭스가 격자형상으로 형성되어 있다. 이러한 블랙매트릭스는 화소전극부 이외의 영역의 반사광을 차단하고 TFT의 빛 리크전류를 억제하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이 CrOx과 Cr층으로 이루어진 다층 블랙 매트릭스를 형성할 경우에 패널의 저반사를 달성할 수 있었으나 제조공정의 복잡화로 인한 결함 발생률의 증가 및 제조 원가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 중금속인 크롬을 사용하여 블랙매트릭스를 형성하기 때문에 제조공정 중에 발생되는 중금속 오염 물질로 인한 환경 규제를 피하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인체에 무해하여 환경규제의 영향을 거의 받지 않는 금속을 이용하여 블랙매트릭스를 형성하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 컬러필터 기판의 제조공정을 단순화시켜 제품의 원가를 절감시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.
도 1a 내지 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의해 블랙매트릭스를 형성하는 과정을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의해 컬러필터 패턴이 형성된 상태를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 평탄화 보호막 및 공통전극이 형성된 상태를 나타낸 단면도.
도 5a 내지 도 5C는 본 발명의 제 2 실시예에 의해 블랙매트릭스를 형성하는 과정을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 평탄화 보호막 및 공통전극이 형성된 상태를 나타낸 단면도.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 Mo 계통의 금속을 산화시켜 컬러필터 기판 상에 격자형상의 블랙매트릭스를 형성하고, 블랙매트릭스의 빈공간 내에 적색, 녹색, 청색 칼라 레지스트를 이용하여 적색, 녹색, 청색 컬러필터 패턴들을 순차적으로 형성하고, 블랙매트릭스와 적색, 녹색, 청색 컬러필터 패턴을 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하며, 보호막 상에 투명한 금속을 증착시켜 화소전극과 함께 액정을 구동시키는 공통전극을 형성한다.
바람직하게, 블랙매트릭스는 Mo 산화막 단층으로 형성될 수도 있고, Mo 산화막과 Mo막이 적층된 다층으로 이루어 질 수도 있다.
일예로 2O2(또는 O2+N2) 분위기에서 Mo 계통의 금속을 컬러필터 기판에 증착시킴으로 컬러필터 기판 상에 Mo 산화막을 형성한다.
다른 예로, 컬러필터 기판 상에 Mo 계통의 금속을 증착시킨 후에 컬러필터 기판에 증착된 Mo 또는 Mo 합금을 O2(또는 O2+N2) 분위기에서 열처리함으로써 Mo 산화막을 형성한다.
이하, 본 발명에 의한 컬러필터 기판의 제조 방법을 첨부된 도면 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 LCD용 칼라 필터 형성방법을 나타낸 것으로, 이를 참조하여 그 제조 공정을 크게, 제 3 단계로 구분하여 살펴보면 다음과 같다.
제 1 단계는 불필요한 반사광을 차단하는 단층 블랙매트릭스(220)를 형성하는 단계이다.
먼저, 화질을 저하시키는 불필요한 반사광을 차단하는 광차단막으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 컬러필터 기판(110)의 전면에 Mo 계통(순수 Mo 또는 Mo 합금)의 금속막을 10Å∼2000Å 두께 증착시킨 후에 컬러필터 기판(110) 상에 증착된 Mo 계통의 금속막을 O2또는 O2, N2분위기에서 열처리함으로써 컬러필터 기판(110)에 증착된 Mo 계통의 금속을 산화시킨다.
이후에 도 1b에 도시된 바와 같이 컬러필터 기판 상에 증착된 후 산화된 Mo 산화막(120a)을 포토 리소그래피 공정과 식각 공정을 거쳐 도 2에 도시된 바와 같이 컬러필터 기판(110)의 소정 부분이 노출되는 격자형상의 블랙 매트릭스(120)를 형성한다.
상술한 바와 같이 Mo 계통의 금속을 컬러필터 기판(110) 상에 전면 증착시킨 후에 O2(또는 O2+N2) 분위기에서 Mo 계통의 금속을 열처리하여 산화시킴으로써 Mo 산화막(120a)을 얻을 수도 있지만, O2(또는 O2+N2) 분위기에서 컬러필터 기판(110) 상에 Mo 계통의 금속을 증착시킴으로써, 증착과 동시에 Mo 산화막(120a)을 형성하여도 무방하다.
제 2 단계는 TFT 기판(도시 안됨)과 액정(도시 안됨)을 투과한 빛의 색을 결정하는 컬러필터 패턴(130)을 형성하는 단계이다.
도 3에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(120)가 형성된 컬러필터 기판(110) 상에 적색의 칼라 레지스트를 도포하고, 80 ~ 110℃의 핫 플레이트에서 소정시간 동안 적색의 칼라 레지스트를 소프트 베이크한 다음에, 포토 마스크를 이용하여 노광하고, 적색의 칼라 레지스트를 현상한다. 이후에 현상된 적색의 칼라 레지스트를 포스트 베이크(post bake)하여 블랙매트릭스(120)의 가장자리를 포함한 블랙매트릭스(120)의 빈공간(125) 내에 적색의 컬러필터 패턴들(132)을 형성한다.
이어, 상술한 적색의 컬러필터 패턴(132)의 형성과정과 동일한 방법으로 블랙매트릭스(120)의 가장자리를 포함한 블랙매트릭스(120)의 빈공간(125) 내에 적색의 컬러필터 패턴들(132)과 분리되는 녹색의 컬러필터 패턴(134)을 형성한다.
계속해서, 상술한 적색의 컬러필터 패턴(132)의 형성과정과 동일한 방법으로블랙매트릭스(120)의 가장자리를 포함한 블랙매트릭스(120)의 빈공간(125) 내에 적색 및 녹색의 컬러필터 패턴(132,134)과 분리되는 청색의 컬러필터 패턴들(136)을 형성한다.
제 3 단계는 블랙 매트릭스(120)와 컬러필터 패턴들(130)을 외부 충격 및 외부 환경으로부터 보호하고 평활성을 좋도록 하는 평탄화 보호막(140) 및 TFT 기판에 형성된 화소전극(도시 안됨)과 함께 액정에 전원을 인가하여 액정을 구동시키는 공통전극(150)을 형성하는 단계이다.
도 4에 도시된 바와 같이 표면 경도가 높고 광투과성이 우수한 예를 들어, 아크릴, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 등의 유기 투명 수지를 소정 두께로 형성한 후, 약 200℃ 정도의 온도를 갖는 베이크 오븐(bake oven)에서 1시간 가량 가열하여 평탄화 보호막(140)을 형성한다.
이후에, 평탄화 보호막(140)의 전면 상에 투명한 금속, 예를 들어 ITO를 1500Å 이하의 두께로 증착하여 공통전극(150)을 형성한다.
도 5a 내지 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 LCD용 칼라 필터 형성방법을 나타낸 것으로, 첨부된 도면을 참조하여 제조과정에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 여기서, 제 2 실시예는 다층 블랙매트릭스를 형성하는 방법에 대한 것이다.
먼저, 화질을 저하시키는 불필요한 반사광을 차단하는 광차단막으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 컬러필터 기판(210)의 전면에 Mo 계통(순수 Mo 또는 Mo 합금)의 금속막을 10Å∼2000Å 두께 증착시킨 후에 컬러필터 기판 상에 증착된 Mo계통의 금속막을 O2(또는 O2+N2) 분위기에서 열처리함으로써 컬러필터 기판에 증착된 Mo 계통의 금속을 산화시킨다.
이와 같이 칼러필터 기판(210) 상에 Mo 산화막(220a)이 형성되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 Mo 계통의 금속막을 Mo 산화막(220a)의 상부면에 증착시켜 Mo 계통의 금속막(220b)을 형성하고, Mo 산화막(220a)과 Mo 계통의 금속막(220b)을 포토 리소그래피 공정과 식각 공정을 거쳐 도 5c에 도시된 바와 같이 컬러필터 기판(210)의 소정 부분 노출되는 격자형상의 블랙 매트릭스(220)를 형성한다.
상술한 바와 같이 Mo 계통의 금속을 컬러필터 기판(210) 상에 전면 증착시킨 후에 O2(또는 O2+N2) 분위기에서 Mo 계통의 금속을 열처리하여 산화시킴으로써 Mo 산화막(220a)을 얻을 수도 있지만, O2(또는 O2+N2) 분위기에서 컬러필터 기판(210) 상에 Mo 계통의 금속을 증착시킴으로써, 증착과 동시에 Mo 산화막(220a)을 형성하여도 무방하다.
이와 같이 블랙매트릭스(220)가 형성되면, 적색, 녹색, 청색의 칼라 레지스트를 순차적으로 도포하고 이를 패터닝하여 도 6에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(220)의 가장자리를 포함한 각 블랙매트릭스(220)의 빈공간(225) 내에 적색, 녹색, 청색의 컬러필터 패턴(230)을 형성한다.
이어, 블랙매트릭스(220)를 포함한 컬러필터 패턴(230) 상에 표면 경도가 높고 광투과성이 우수한 물질을 도포하여 블랙 매트릭스(220)와 컬러필터 패턴(230)을 외부 충격 및 외부 환경으로부터 보호하고, 평활성을 좋도록 하는 평탄화 보호막(240)을 형성한다.
그리고, 평탄화 보호막(240)의 전면 상에 투명한 금속을 증착시켜 TFT 기판에 형성된 화소전극과 함께 액정에 전원을 인가하여 액정을 구동시키는 공통전극(250)을 형성한다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서 설명함 바와 같이 Mo 계통의 금속을 컬러필터 기판의 전면에 증착하고 이를 산화시켜 단층 블랙매트릭스를 형성하면, 제품의 제조 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 블랙매트릭스를 형성하는 재료로 중금속을 사용하지 않기 때문에 환경오염을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. Mo 계통의 금속을 산화시켜 컬러필터 기판 상에 빛을 흡수하는 광차단막을 형성하고, 상기 광차단막을 패터닝하여 상기 컬러필터 기판상에 격자형상의 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스의 가장자리를 포함한 상기 블랙매트릭스의 빈공간 내에 적색, 녹색, 청색의 칼라 레지스트를 이용하여 적색, 녹색, 청색의 컬러필터 패턴들을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스와 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터 패턴들을 포함한 상기 컬러필터 기판의 전면에 소정의 물질을 도포하여 상기 블랙매트릭스 및 상기 적색,녹색, 청색의 컬러필터 패턴을 외부환경으로부터 보호하는 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막의 상부면에 빛을 투과시키는 투명한 금속을 증착시켜 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 Mo 산화막 단층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 Mo 산화막과 Mo 계통의 금속막이 순차적으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조의 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 Mo 산화막은 O2분위기에서 Mo 계통의 금속을 상기 컬러필터 기판에 증착시킴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 Mo 산화막은 상기 컬러필터 기판 상에 Mo 계통의 금속을 증착시킨 후에, 상기 컬러필터 기판에 증착된 Mo 계통의 금속을 O2분위기에서 열처리함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Mo 계통의 금속은 순수 Mo와 Mo 합금 중 선택된 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
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