KR20050043221A - 컬러필터 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20050043221A
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이동훈
구동효
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Abstract

본 발명은 액정표시소자의 컬러필터 기판을 제조하는 공정에 관한 것으로, 특히 소수성의 컬러필터층을 구성함으로써 블랙매트릭스가 컬러필터층 위에는 형성되지 않게 하고 컬러필터 사이에만 형성하여 블랙매트릭스를 형성하기 위한 마스크 공정을 줄일 수 있고 블랙매트릭스 및 컬러필터로 인한 단차가 형성되지 않기 때문에 평탄화막을 형성하는 공정을 줄일 수 있다.

Description

컬러필터 기판 및 그 제조방법{COLOR FILTER SUBSTRATE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로써, 특히 마스크를 저감하여 컬러필터 기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시소자는 인가되는 신호에 따라 구동하는 액정을 사용하여 영상을 표현하는 장치로서 크게 상부 기판과 하부 기판으로 구성된다.
보통, 상부 기판은 영상을 컬러로 표시하기 위한 컬러필터 기판으로 구성되고 하부 기판은 단위화소가 매트릭스 형태로 배열되며 각 단위화소마다 스위칭소자로써 박막트랜지스터(Thin Film Transistor,이하 TFT)를 구비하는 TFT어레이 기판으로 구성된다.
도 1을 통하여 상부 기판(150)과 하부 기판(100)으로 구성되는 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device, 이하 LCD) 패널의 구조를 살펴본다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 하부 기판(100)은 다수의 게이트라인(101)이 서로 평행하게 기판 상에 배열되어 있다. 또한 상기 게이트라인(101)과 서로 수직하게 배열되며 서로 평행한 다수의 데이터라인(102)이 배열되어 있다. 상기의 게이트라인(101)과 데이터라인(102)의 교차에 의해 단위화소 영역이 정의되며 상기 단위화소가 기판 상에 매트릭스 배열을 하고 있다.
또한, 상기 게이트라인(101)과 데이터라인(102)의 교차영역마다 단위화소를 구동하기 위한 스위칭소자(103)가 형성되어 있다.
상기 스위칭소자로써 통상 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 사용되는데, 상기 TFT는 게이트 전극, 소오스, 드레인 전극 및 채널층을 포함하여 구성되며 상기 게이트 전극, 소오스, 드레인 전극은 상기 게이트 라인(101) 및 데이터 라인(102)과 각각 연결되어 있다.
또한 상기 하부 기판(100)에는 액정(110)에 전계를 인가하기 위한 화소 전극(104)이 형성되어 있고, 상기 화소 전극(104)상에는 액정(110)의 초기배향을 위한 배향막(미도시)이 형성되어 있다. 상기 배향막은 폴리이미드 계열의 유기막을 주로 사용하며 배향막을 도포한 후에 헝겊 등으로 상기 배향막을 문지르는 러빙공정을 통해 액정의 초기배향을 위한 준비를 한다.
또한 상기 배향막 상에는 합착한 후 하부 기판(100)과 상부 기판(150) 간의 간격을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(미도시)가 분포되어 있다.
또한 하부 기판(100)의 화소 영역 외곽으로는 상부 기판과 하부 기판을 합착하며 주입되는 액정이 유출되는 것을 방지하기 위한 실런트(미도시)가 형성되어 있다.
다음으로, 컬러필터층을 포함하는 상부 기판(150)의 구조를 살펴본다.
상부 기판(150)은 하부 기판(100)으로부터 조사되는 빛 중 불필요한 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스(151)가 매트릭스 형태로 배열되어 있으며 상기 블랙매트릭스(151) 위에 정보를 컬러로 표현하기 위한 컬러필터층이 형성된다. 보통 적, 녹, 청의 서브 컬러필터층(152)이 단위화소당 일조를 이루며 형성되어 있다.
컬러필터층 상부에는 컬러필터층의 단차를 보상하기 위한 평탄화막(153)이 형성될 수 있다.
상기 평탄화막(153) 상에 하부 기판(100)의 화소 전극(104)과 함께 액정에 전계를 인가하기 위한 공통전극(154)이 형성되고 공통전극(154) 위에는 액정의 초기배향을 위한 배향막(미도시)이 형성된다. 상기 배향막 상에 합착후 상부 기판(150)과 하부 기판(100)의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서(도 2의 211)가 형성될 수 있다. 상기 스페이서(211)는 상부 기판(150) 또는 하부 기판(100) 중 어느 하나에 형성된다.
도 2를 통하여 액정표시소자의 상부기판으로써 컬러필터 기판의 구조를 간략히 살펴본다.
컬러필터 기판은 투명 재질의 기판(201) 상에 블랙매트릭스(202)를 형성한다. 상기 블랙매트릭스(202)는 액정표시소자의 하부 기판인 TFT어레이 기판으로부터 진행되어 오는 빛 중 불필요한 빛을 차단하는 불투명의 금속 박막 또는 화학 수지일 수 있다.
상기 블랙매트릭스(202)는 TFT어레이 기판에 종횡으로 배열된 게이트라인 및 데이터라인에 대응되도록 매트릭스형으로 배열되어 있다. 매트릭스형의 블랙매트릭스 사이에는 화소영역이 정의되며 상기 화소영역에는 컬러필터층(203)이 형성된다. 상기 컬러필터층(203)은 적, 녹, 청색의 서브 컬러필터층으로 구성되며 단위화소당 일조를 이루며 배열되어 있다.
상기 컬러필터층(203) 상에는 컬러필터의 단차를 보상하고 상기 컬러필터층(203)을 보호하기 위한 투명한 평탄화막(204)이 더 형성되어 있다. 상기 평탄화막(204) 상에는 액정에 전계를 인가하기 위한 투명한 전극으로 이루어진 공통전극(205)이 더 형성되어 있고, 그 상부에는 액정표시소자의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서(206)가 형성되어 있다.
상기 스페이서(206) 상에 컬러필터 기판과 TFT어레이 기판 사이에 주입되는 액정의 초기배향을 위한 배향막(207)이 더 형성되어 있다.
다음으로, 상기와 같은 구조를 가지는 컬러필터 기판의 제조 공정을 도 3a~3d를 통하여 간략히 살펴본다.
투명한 기판(201) 상에 블랙매트릭스를 형성하기 위한 금속 재질 또는 수지형의 블랙매트릭스 형성물질 층을 도포한다.
일반적으로 블랙매트릭스는 적, 녹, 청의 서브 컬러필터층 사이에 형성되며, TFT 어레이 기판상에 형성된 화소전극의 주변부에 형성되는 반전 도메인(reverse tilt domain)을 통과하는 빛을 차단하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로 블랙매트릭스의 재질로는 광밀도(optical density)가 3.5이상인 크롬(Cr)등의 금속박막을 사용하거나 카본(carbon)등의 유기재료가 주로 쓰이며 저 반사를 목적으로는 크롬/산화크롬(Cr/CrOx)등의 이층막을 사용하기도 한다.
블랙매트릭스의 재질로써 금속 박막을 사용할 경우에는 사진식각 공정을 통하여 일정한 패턴으로 형성할 수 있고, 감광성의 유기재료의 수지를 사용할 경우에는 마스크를 적용한 노광공정과 현상공정을 통하여 일정한 패턴을 형성할 수 있다.
도 3a는 기판(201) 상에 일정한 패턴으로 형성된 블랙매트릭스(202)를 도시하고 있다. 상기한 바와 같이, 기판(201) 상에 블랙매트릭스(202)를 형성하기 위해서는 제 1마스크가 필요하다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스(202)가 형성된 기판상에 영상을 컬러로 표현하기 위한 적, 녹, 청색의 서브 컬러필터층(203a,203b,203c)으로 구성되는 컬러필터층(203)을 형성한다.
컬러필터층 제조방법으로는 염색법, 전착법, 안료분산법, 인쇄법 등이 있는데, 일 예로써 안료분산법에 의한 컬러필터 제조공정을 설명한다.
먼저,적,녹,청색을 띠는 컬러수지 중 어느하나를 상기의 블랙매트릭스(202)가 형성된 기판(201)위의 전면에 도포하고(여기서는 적,녹,청색순으로 도포하는 것을 기준으로 설명한다. 컬러수지의 도포 순서는 상관없다.)선택적으로 노광하여 원하는 영역에 적색의 서브 컬러필터(203a)를 형성한다.
다음으로 상기의 적색의 서브 컬러필터가 형성된 기판 위에 녹색의 컬러수지를 도포하고 선택적 노광을 통한 녹색의 서브 컬러필터(203b)를 해당영역에 패턴한다. 청색에 대해서도 상기의 과정을 반복함으로써 청색의 서브컬러필터(203c)를 형성한다. 상기의 컬러필터층을 형성하기 위해서는 제 2마스크를 이용하여 노광공정을 반복함으로써 형성될 수 있다.
컬러필터층을 형성할 때 형성되는 R, G, B의 서브 컬러필터층이 일정한 패턴을 이룰 경우에는 각각의 서브 컬러필터는 동일한 패턴으로 형성되어 있으므로 일정한 패턴이 형성된 마스크를 소정의 거리만큼 이동하여 마스크 공정을 진행하여 각각의 서브 컬러필터층을 형성할 수 있다. 그러나, 마스크만 동일할 뿐,R, G, B 의 서브 컬러필터를 형성하기 위해서는 노광, 현상, 세정으로 이루어지는 3번의 마스크 공정을 실시해야 한다. 그러므로 컬러필터층을 형성하기 위하여 제 2,3,4 마스크 공정이 필요하다.
컬러필터층(203)이 형성된 다음으로, 도 3c에서 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터층의 단차를 보상하기 위한 유기막 성분의 투명한 평탄화막(204)을 형성한다.
상기 평탄화막(204)을 형성한 다음으로, 액정 층에 전계를 인가하기 위한 투명전극인 ITO(Indium Tin Oxide)막(205)을 더 형성한다.
상기 공통전극(205) 상에 액정표시장치의 셀 갭을 일정하게 유지하기 위하여 스페이서(206)를 형성한다. 스페이서(206)는 볼(ball)형의 스페이서를 기판 상에 분사하여 형성하는 산포방식과 일정한 크기, 높이 및 위치를 결정할 수 있는 패턴방식을 사용할 수 있다.
산포방식은 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식산포법과 스페이서만을 산포하는 건식산포법으로 나눌 수 있다. 또한 건식산포법에는 정전기를 이용하는 건식산포법과 기체의 압력을 이용하는 제전산포법이 있는데 정전기에 취약한 액정셀구조에는 제전산포법이 주로 사용된다.
산포방식은 산포되는 스페이서의 크기, 위치 및 높이 등을 결정할 수 없기 때문에 개구율을 증가시킬 수 있는 패턴 방식이 사용되고 있다.
패턴 방식은 감광성의 스페이서 형성용 수지를 상기 공통전극상에 도포하고 마스크를 사용하여 노광공정을 실시하고 이어 현상공정 및 세정공정을 실시하여 일정한 패턴을 형성한다.
이때 마스크 공정이 더 필요하게 된다.
공통전극상에 상기 스페이서가 형성된 다음에 액정의 초기배향을 위하여 폴리이미드 등의 유기막을 증착하고 일정한 방향으로 러빙을 실시함으로써 배향막 형성 공정을 실시한다.
상기 공정을 거쳐, 액정표시장치의 컬러필터 기판이 완성된다.
그런데, 상기에서 설명한 바와 같이, 종래의 컬러필터 기판를 제조하는 공정에서는 많은 마스크 공정이 필요하기 때문에, 공정이 지연되고 생산량 감소의 주요 원인이 된다. 하나의 마스크 공정은 감광막의 증착공정, 노광공정, 세정공정 등의 일련의 공정을 진행하여야 하므로 하나의 마스크 공정을 줄이는 것은 생산량 및 액정표시장치의 제조 비용을 줄이는데 기여하는 바가 크다.
따라서, 본 발명은 상기에서 설명한 바와 같이, 액정표시장치의 컬러필터 기판을 제조하는 공정에서 마스크 수를 줄여 공정을 단순화하고 제조비용을 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 액정 패널의 일측 기판을 이루는 컬러필터 기판의 제조공정에 있어서, 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 공정에서 마스크를 사용하지 않고 블랙매트릭스를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 컬러필터 기판 제조방법은 기판 상에 컬러필터층을 형성하는 단계, 상기 컬러필터층 사이에 유기막을 형성하는 단계, 상기 유기막을 경화하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 4 ~ 5d 을 통하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 컬러필터 기판을 제조하는 공정을 살펴본다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로써 공통전극이 컬러필터 기판상에 형성되는 TN모드의 컬러필터 기판의 단면을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 투명한 기판(401)상에 적, 녹, 청색의 서브(sub) 컬러필터(402a,402b,402c)가 매트릭스 형태로 형성되어 있다. 상기 서브 컬러필터는 서로 분리되어 아일랜드(island) 형으로 구성된다.
또한, 각각의 서브 컬러필터 사이에는 액정패널의 하부기판으로부터 투사되는 광중 불필요한 빛을 차단하는 블랙매트릭스(403)가 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스는 상기 서브 컬러필터층 상에는 형성되지 않는다.
또한, 상기 서브 컬러필터층 위에는 액정에 전계를 인가하기 위한 공통전극(404)이 형성되어 있다.
상기 공통전극(404) 위에는 액정패널의 상부기판과 하부기판의 셀갭을 유지하기 위한 유기막 성분의 스페이서(405)가 배열되어 있다. 상기 스페이서(405)는 액정표시장치의 개구율을 향상시키기 위해 블랙매트릭스(403) 상에 형성하는 것이바람직하다.
또한, 상기 스페이서(405) 상에는 액정의 초기배향을 위한 배향막(406)이 더 형성되어 있다. 상기 배향막(406)은 폴리이미드 계열의 유기막으로 구성될 수 있다.
상기 구조를 가지는 본 발명의 컬러필터 기판 제조방법을 도 5를 통하여 상세히 살펴본다.
먼저, 도 5a에서 된 바와 같이, 투명한 기판 상에 적, 녹, 청색으로 구성되는 컬러필터층(402a,402b,402c)을 형성한다. 상기 컬러필터층을 형성하는 방법에는 인쇄법, 전착법, 염색법 및 안료분산법등이 있으나, 본 실시 예에서는 서브 컬러필터 패턴을 정밀하게 제어할 수 있는 안료분산법에 의한 제조공정을 살펴본다. 그러나 컬러필터층의 형성방법은 안료분산법으로 제한되는 것은 아니다.
안료분산법에 의한 컬러필터층의 형성방법은 적, 녹, 청색의 서브 컬러필터 중 어느 한 색의 컬러필터를 기판의 전면에 도포한다. 적, 녹, 청색의 컬러필터를 형성하는 순서는 임으로 정할 수 있으며, 본 실시 예에서는 적, 녹, 청색 순으로 형성되는 것을 설명한다.
기판에 감광성의 적색의 컬러필터가 형성된 후, 적색의 서브 컬러필터 패턴이 형성된 마스크를 적용하여 상기 적색 컬러필터를 노광한다. 이때, 상기 감광성의 적색 컬러필터층은 노광되는 부분이 경화되는 네거티브형의 감광성 유기막을 사용하는 것이 마스크 제작이 쉽고 현상공정을 쉽게 할 수 있다. 즉, 네거티브형의 감광막은 노광되는 부분이 경화되어 현상후 남게 되므로 마스크중 화소영역을 오픈하여 패턴을 형성한다.
적색의 서브 컬러필터를 형성한 다음, 녹색의 컬러필터층을 기판 전면에 형성한다. 녹색의 컬러필터층 또한 네거티브형의 감광성 유기막으로 구성된다. 녹색의 서브 컬러필터 형성용 유기막에 적색 컬러필터층을 형성할 때 사용한 마스크를 그대로 적용하여 노광공정을 실시할 수 있다. 동일 마스크를 적용할 수 있는 것은 녹색의 서브 컬러필터층이나 적색 및 이후 형성되는 청색의 서브 컬러필터층이 모두 동일한 패턴을 가지므로 동일한 마스크를 사용하더라도 소정의 거리만큼 마스크를 이동하면서 노광하면 새로운 마스크로 교체하지 않더라도 마스크 공정을 수행할 수 있기 때문이다. 그러나 적,녹,청색의 서브 컬러필터 층을 형성하기 위하여 개별 마스크를 적용할 수도 있다.
다음으로, 청색의 컬러필터층에 대해서도 동일한 방법으로 청색의 서브 컬러필터층을 형성한다.
그런데, 상기 컬러필터층은 유동성의 유기막인 블랙매트릭스가 흡착되지 않도록 소수성의 수지로 만들어진다. 컬러필터층을 소수성으로 만들기 위하여 컬러필터 유기막 성분과 소수성 상호작용을 하여 물리적 가교 역할을 할 수 있는 고분자를 첨가한다. 소수성을 만드는 고분자로는 폴리프로필렌옥사이드 (polypropylene oxide), 폴리부틸렌옥사이드 (polybutylene oxide), 폴리테트라메틸렌옥사이드 (polytetramethylene oxide), 그리고 지방성 폴리에스테르 (polyester), 즉 폴리락티드(polylactide), 폴리글리콜라이드(polyglycollide), 락티드-글리콜라이드 (lactide-glycollide) 공중합체, 폴리부틸레이드 (polybutylade)등을 첨가할 수 있다. 이들은 컬러필터 내의 하이드록시끼(OH기)와 결합하여 컬러필터가 다른 유기물질과 결합할 수 있는 작용기를 제거할 수 있다. 그러므로, 상기 작용기가 없는 컬러필터층은 소수성을 띠게 되고 그 위에 유동성을 가진 유기물질의 블랙매트릭스가 형성되더라도 블랙매트릭스는 컬러필터에 흡착되지 않고 제거될 수 있다.
상기와 같이, 소수성의 컬러필터층이 형성된 다음, 유체로서 유동성을 가진 불투명의 유기막인 블랙매트릭스를 기판 전면에 코팅한다.
블랙매트릭스가 컬러필터가 형성된 기판 전면에 코팅되더라도 소수성을 띠는컬러필터층 위에는 형성되지 않고 흘러내려 서브 컬러필터와 서브 컬러필터 사이에만 형성된다.
다음으로, 상기 컬러필터 사이에 형성되는 블랙매트릭스를 가열하여 유동성의 블랙매트릭스에 포함되는 솔벤트(solvent,용매)를 제거하고 경화한다. 상기 경화 방법은 상기 블랙매트릭스가 형성된 기판을 고온의 챔버 내에서 가열하는 열경화 방법을 사용할 수 있다.
상기와 같이, 컬러필터층을 소수성으로 만들고 그 다음 블랙매트릭스를 형성함으로써 블랙매트릭스를 형성하기 위한 별도의 마스크 공정을 진행하지 않아도 된다. 마스크 공정을 생략함으로써 고가의 마스크 사용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 마스크를 사용함으로써 부수적으로 수행되는 공정인 노광공정, 현상공정 및 세정공정을 줄일 수 있다.
또한, 상기 블랙매트릭스는 소수성의 컬러필터층상에는 형성되지 않으며 열경화될 때 일정부분 부피가 줄기 때문에 별도의 평탄화 공정을 수행하지 않아도 된다.
다음으로, 도 5c에서 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스가 형성된 기판 상에 액정에 전계를 인가하는 공통전극(404)을 형성한다. 공통전극(404)은 TN(Twisted Nematic)모드에서는 컬러필터 기판 상에 형성되지만 IPS(In Plane Switching)모드에서는 TFT어레이 기판 상에 형성되기 때문에 불필요할 수 있다.
다만, IPS모드의 액정표시소자는 정전기에 민감하게 반응하므로 외부의 정전기로부터 액정표시소자를 보호하기 위해 기판의 배면 또는 내면에 ITO막을 형성한 후 컬러필터 형성공정을 수행할 수 있다.
다음으로, 공통전극(404)이 형성된 다음, 공통전극 상에 스페이서(405)를 형성하기 위한 감광성의 유기막(405a)을 형성한다. 상기 감광성의 유기막(405a)에 스페이서 형성용 마스크(410)를 적용하여 노광공정, 현상공정 및 세정공정을 실시하여 스페이서 패턴(405)을 형성한다. 상기 스페이서(405)는 액정패널의 하부기판과 상부기판의 셀 갭(cell-gap)을 유지하는 역할을 한다. 셀 갭 유지를 위해, 형상 및 위치가 제어될 수 있는 패턴 스페이서를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 임의의 위치에 산포방식으로 형성할 수 있는 볼 스페이서를 형성할 수도 있다.
또한 상기 패턴 스페이서는 상기 블랙매트릭스(403)상에 형성될 수 있으며 원하는 위치에 형성될 수도 있다. 또한 적,녹, 청색의 서브 컬러필터층으로 이루어지는 일조의 단위 화소영역에 2개정도 형성하는 것도 가능하며 그 수는 모델에 따라 달라질 수 있다.
스페이서(405)를 형성한 다음, 상기 스페이서가 형성된 기판 상에 액정의 초기배향을 위한 폴리이미드 계열의 배향막(406)을 형성한다. 상기 배향막 형성공정은 배향막에 헝겊 등으로 일정한 방향으로 문지르는 러빙공정을 포함한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 배향막을 형성함으로써 컬러필터 기판의 형성공정을 완성한다.
상기 컬러필터 기판은 별도의 공정을 통하여 형성되는 TFT어레이 기판과 합착공정을 거치게 되고 이후 절단공정 및 액정주입공정을 거쳐 완성된 액정패널이 얻어진다. 상기 액정주입공정외에 액정적하방식에 의해서도 액정층을 형성할 수도 있다. 특히,적하방식으로 액정층을 형성할 때에는 컬러필터 기판 또는 TFT 어레이 기판의 적어도 하나의 기판 위에 액정을 적하한 후, 진공합착하여 액정패널을 완성한 후에 절단공정을 거쳐 개개의 액정패널을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예로써 , 본 발명의 기술적 사상에 따라서 공통전극이 TFT 어레이 기판 상에 형성되는 IPS모드의 컬러필터층을 형성할 수 있다. IPS모드의 컬러필터 기판은 상기 컬러필터 기판 상에 공통전극이 형성되지 않으므로 그 형성공정은 TN모드 컬러필터 기판 제조공정에서 공통전극 형성공정을 제거한 공정과 유사하다.
즉, 기판상에 소수성의 컬러필터층을 형성하는 공정과, 상기 컬러필터 사이에 블랙매트릭스를 형성하는 공정과, 상기 컬러필터층 또는 블랙매트릭스 상에 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 스페이서상에 배향막을 형성하는 공정을 포함하여 형성될 수 있다.
그런데 정전기에 민감한 IPS모드 컬러필터층을 형성할 때에는 정전기 방지를 위해서 기판의 배면 또는 내면에 ITO막을 더 형성할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 컬러필터층을 소수성으로 구성하고 그 위에 유동성의 블랙매트릭스를 형성함으로써 블랙매트릭스를 형성하는데 별도의 마스크를 사용하지 않을 수 있다. 또한 컬러필터층상에 블랙매트릭스가 평탄하게 형성되므로 평탄화막 형성공정을 줄일 수 있다. 따라서 마스크 사용을 줄임으로써 생산비용을 줄일 수 있다. 또한 마스크 공정을 줄임으로써 하나의 마스크 공정에 뒤따르는 노광공정, 현상공정 및 세정공정을 줄일 수 있어 생산량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시소자의 개략적 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 종래의 컬러필터 기판의 단면구조를 나타내는 단면도.
도 3a~3d는 종래의 컬러필터 기판의 제조공정을 나타내는 수순도.
도 4는 본 발명의 컬러필터 기판의 단면구조를 나타내는 단면도.
도 5a~5d는 본 발명의 컬러필터 기판의 제조공정을 나타내는 수순도.
***** 도면의 중요부분에 대한 부호의 설명 *****
401:기판 402a,402b,402c:서브 컬러필터
403:블랙매트릭스 404:공통전극
405:스페이서 406:배향막

Claims (12)

  1. 기판 상에 컬러필터층을 형성하는 단계;
    상기 컬러필터층 사이에 유기막을 형성하는 단계;
    상기 유기막을 경화하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 컬러필터층을 형성하는 단계는
    제 1서브 컬러필터층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 서브 컬러필터층과 서로 분리되는 제 2서브 컬러필터층을 형성하는 단계;
    상기 제 1서브 컬러필터층과 및 제 2서브컬러필터층과 서로 분리된 제 3서브컬러필터층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스를 형성하는 단계는 상기 유기막을 가열경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기판 상에 스페이서를 형성하는 단계 및 배향막 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 컬러필터층은 소수성인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 컬러필터층은 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부틸렌옥사이드, 폴리테트라메틸렌옥사이드, 폴리락티드, 폴리글리콜라이드, 락티드-글리콜라이드 공중합체, 폴리브틸레이드로 이루어지는 일군으로부터 선택된 어느하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
  8. 기판 상에 형성되는 컬러필터층;
    상기 컬러필터층 사이에 형성되며 유기막으로 구성되는 블랙매트릭스;
    상기 컬러필터층 및 블랙매트릭스층상에 형성되는 배향막을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 컬러필터층은 서로 분리된 다수의 서브 컬러필터층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 서브 컬러필터층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 기판 상에 스페이서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 컬러필터층은 소수성인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101320071B1 (ko) * 2006-12-26 2013-10-18 엘지디스플레이 주식회사 컬러 필터 기판 및 이의 제조 방법
US8693085B2 (en) 2012-03-14 2014-04-08 Liquavista B.V. Electrowetting display device and manufacturing method thereof
US8749867B2 (en) 2012-05-09 2014-06-10 Liquavista B.V. Electrowetting display panel and method of manufacturing the same
KR20150019616A (ko) * 2013-08-14 2015-02-25 삼성디스플레이 주식회사 표시패널 및 그 제조방법
US10241246B2 (en) 2016-03-22 2019-03-26 Samsung Display Co., Ltd. Color filter array panel and a display device including the same

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101060342B1 (ko) * 2003-11-18 2011-08-29 엘지디스플레이 주식회사 프로세스 키를 포함하는 컬러필터 기판 및 그 제조방법
KR101119202B1 (ko) * 2005-02-07 2012-03-20 삼성전자주식회사 액적 형성 장치 및 방법, 박막 형성 방법 및 표시기판
JP2006285104A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Dainippon Printing Co Ltd カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法
US7884900B2 (en) * 2005-05-26 2011-02-08 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Liquid crystal display device with partition walls made of color filter layers as a dam for the light shielding material
KR101165751B1 (ko) * 2005-07-14 2012-07-18 삼성전자주식회사 액정표시장치와 그 제조방법
KR101580144B1 (ko) * 2008-12-18 2015-12-29 삼성디스플레이 주식회사 반사형 액정표시패널, 이에 사용되는 표시 기판의 제조 방법 및 표시패널의 제조 방법
JP5471028B2 (ja) * 2009-05-15 2014-04-16 三菱電機株式会社 液晶表示装置
KR20120070254A (ko) * 2010-12-21 2012-06-29 삼성전자주식회사 표시 기판, 이의 제조 방법 및 이를 구비하는 표시 패널
CN102707357B (zh) * 2012-02-29 2016-05-11 京东方科技集团股份有限公司 彩色滤光片及其制造方法
CN103033978B (zh) * 2012-12-14 2015-04-29 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制作方法、显示装置
US9634030B2 (en) * 2015-07-10 2017-04-25 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Array substrate and manufacturing method thereof
CN107946345B (zh) * 2017-11-22 2020-12-11 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制备方法以及显示装置
KR20200047943A (ko) 2018-10-26 2020-05-08 삼성디스플레이 주식회사 광학필터 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2021087882A1 (zh) * 2019-11-07 2021-05-14 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示面板的制作方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5248576A (en) * 1989-09-18 1993-09-28 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Method of producing color filter using a micellar disruption method
JP2998826B2 (ja) 1993-12-22 2000-01-17 凸版印刷株式会社 カラーフィルターの製造方法
JPH0895021A (ja) 1994-09-22 1996-04-12 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルターの製造方法
US5712065A (en) * 1995-04-27 1998-01-27 Industrial Technology Research Institute Process for fabricating a multicolor filter
JPH09230124A (ja) 1996-02-20 1997-09-05 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルタ
US5925484A (en) * 1996-08-02 1999-07-20 Toppan Printing Co., Ltd. Black photosensitive resin composition, color filter made by using the same, and a process for the production thereof
JP3996674B2 (ja) 1996-08-02 2007-10-24 凸版印刷株式会社 黒色感光性樹脂組成物、及びこれを用いたカラーフィルタとその製造方法
JP3949759B2 (ja) * 1996-10-29 2007-07-25 東芝電子エンジニアリング株式会社 カラーフィルタ基板および液晶表示素子
JP4066467B2 (ja) 1997-01-08 2008-03-26 凸版印刷株式会社 ブラックマトリックス及びそれを用いたカラーフィルタ
JPH10221696A (ja) 1997-02-06 1998-08-21 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置用カラーフィルタ及びその製造方法及び液晶表示装置
JPH10239513A (ja) 1997-02-27 1998-09-11 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置用カラーフィルタ及びその製造方法及び液晶表示装置
JPH11212076A (ja) 1998-01-27 1999-08-06 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置用カラーフィルタ
EP0977076B1 (en) * 1998-07-31 2008-01-23 Canon Kabushiki Kaisha Color filter, production process of color filter, liquid crystal display device using the color filter, and production process of black matrix
JP2000075305A (ja) 1998-09-02 2000-03-14 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置用カラーフィルタ及びその製造方法
JP3498020B2 (ja) * 1999-09-29 2004-02-16 Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 アクティブマトリックス基板及びその製造方法
JP2001100217A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Nec Corp カラー液晶表示装置およびその製造方法
JP2001108815A (ja) 1999-10-07 2001-04-20 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルター及びその製造方法
JP2001194521A (ja) * 2000-01-12 2001-07-19 Hitachi Ltd カラーフィルタの製造方法、およびこのカラーフィルタを用いた液晶表示装置
ATE253619T1 (de) * 2000-04-04 2003-11-15 Bayer Ag Organische pigmente für farbfilter in lcd
JP2002029206A (ja) 2000-07-14 2002-01-29 Toshiba Corp 取付式キャスター
JP4491954B2 (ja) 2000-10-25 2010-06-30 凸版印刷株式会社 フォトスペーサの製造方法
JP2003015294A (ja) 2001-07-03 2003-01-15 Toppan Printing Co Ltd ブラックマトリックス用黒色感光性樹脂組成物、それを用いたブラックマトリックス及びその製造方法
JP2003177228A (ja) 2001-12-10 2003-06-27 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルター用黒色感光性組成物、カラーフィルター及びカラーフィルターの製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101320071B1 (ko) * 2006-12-26 2013-10-18 엘지디스플레이 주식회사 컬러 필터 기판 및 이의 제조 방법
US8693085B2 (en) 2012-03-14 2014-04-08 Liquavista B.V. Electrowetting display device and manufacturing method thereof
US9448399B2 (en) 2012-03-14 2016-09-20 Amazon Technologies, Inc. Electrowetting display device and manufacturing method thereof
US8749867B2 (en) 2012-05-09 2014-06-10 Liquavista B.V. Electrowetting display panel and method of manufacturing the same
KR20150019616A (ko) * 2013-08-14 2015-02-25 삼성디스플레이 주식회사 표시패널 및 그 제조방법
US10241246B2 (en) 2016-03-22 2019-03-26 Samsung Display Co., Ltd. Color filter array panel and a display device including the same

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