KR20050049651A - 보상필름층이 구비된 컬러필터 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 컬러필터 기판 및 그 제조방법은 컬러필터 기판의 배면에 보상필름층을 형성함으로써 컬러필터 공정의 변경 없이 대면적 액정표시패널의 제작을 용이하게 하기 위한 것으로, 컬러필터 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있는 컬러필터와 블랙매트릭스; 상기 기판 전면에 형성되어 있는 제 1 보호층; 상기 기판 배면에 형성되어 있는 보상필름층; 및 상기 보상필름층 위에 형성되어 있는 제 2 보호층을 포함한다.

Description

보상필름층이 구비된 컬러필터 기판 및 그 제조방법{COLOR FILTER SUBSTRATE INCLUDING COMPENSATION FILM LAYER AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 컬러필터 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 컬러필터 기판의 배면에 보상필름층을 형성함으로써 대면적 액정표시패널의 제작을 용이하게 한 컬러필터 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근의 정보화 사회에서 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 현재 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)의 주력 제품인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖추었기 때문에, 이를 이용한 각종 신제품 창출이 급속도로 이루어지고 있으며 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 점진적으로 대체할 수 있는 핵심부품 산업으로서 자리 잡았다.

일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

이를 위하여, 상기 액정표시장치는 구동회로 유닛(unit)을 포함하여 영상을 출력하는 액정표시패널, 상기 액정표시패널의 하부에 설치되어 액정표시패널에 빛을 방출하는 백라이트(backlight) 유닛, 상기 백라이트 유닛과 액정표시패널을 결합시켜 지지하는 케이스(case) 등으로 이루어져 있다.

이하, 도 1을 참조하여 액정표시패널에 대해서 자세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시패널은 크게 컬러필터(color filter) 기판(5)과 어레이(array) 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(50)으로 구성된다.

상기 컬러필터 기판(5)은 색상을 구현하는 서브컬러필터(적, 녹, 청)를 포함하는 컬러필터(7)와 상기 서브컬러필터 사이를 구분하고 액정층(50)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(50)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 어레이 기판(10)은 상기 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(19)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(20) 및 상기 화소영역(19) 위에 형성된 화소전극(18)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 두 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.

이하, 상기 컬러필터 기판의 구조에 대해서 좀더 자세히 살펴본다.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널의 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(5) 위에 일정한 간격을 두고 블랙매트릭스(6)가 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(6)는 하부 기판인 어레이 기판(10)으로부터 진행되어 오는 빛 중 불필요한 빛을 차단하는 역할을 하며 불투명의 금속물질 또는 수지(resin)로 이루어져있다.

이 때, 상기 블랙매트릭스(6)는 어레이 기판(10)에 종횡으로 배열된 게이트라인(16)과 데이터라인(17)에 대응되도록 매트릭스 형태로 배열되게 된다.

한편, 상기 블랙매트릭스(6)에 의해 정의되는 화소영역(19)에는 영상을 컬러로 표현하기 위한 적(Red; R), 녹(Green :G), 청(Blue; B)색의 컬러수지로 채워진 서브컬러필터(7A~7C)가 형성되어 있다.

이 때, 상기 서브컬러필터(7A~7C)로 이루어진 컬러필터층 위에는 상기 컬러필터(7A~7C)의 단차를 보상하고 안료 이온 용출을 막기 위한 투명한 절연물질로 이루어진 보호층(overcoat layer)(9)이 형성되어 있다. 또한, 상기 보호층(9) 위에는 액정분자(50)에 전계를 인가하기 위한 투명한 금속물질로 이루어진 공통전극(8)이 형성되어 있다.

한편, 상기 컬러필터 기판의 외면(外面) 즉, 유리기판(5) 외면에는 편광판(polarizer)(3)과 일체로 형성된 보상필름(compensation film)(4)이 접착층(미도시)을 사이에 두고 부착되게 된다.

다음으로, 이와 같이 구성된 일반적인 컬러필터 기판의 제조공정을 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 자세히 설명한다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(5) 위에 불필요한 빛을 차단하기 위해 수지 또는 금속물질로 이루어진 블랙매트릭스(6)를 형성한다.

이후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(6) 사이의 화상표시 영역에 적, 녹, 청의 서브컬러필터(7A~7C)로 이루어진 컬러필터층을 형성한다.

이 때, 상기 컬러필터 제조공정은 염색법, 전착법, 안료 분산법, 인쇄법 등 여러 가지가 있는데, 여기서는 일 예로써 안료 분산법에 의한 컬러필터 제조공정을 설명한다.

먼저, 적, 녹, 청색을 띠는 컬러수지 중 어느 하나를 상기 블랙매트릭스(6)가 형성된 기판(5) 전면에 도포하고(여기서는 적, 녹, 청색 순서로 도포하는 것을 기준으로 설명) 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 적색의 서브컬러필터(7A)를 형성한다.

다음으로, 상기 적색의 서브컬러필터(7A)가 형성된 기판 위에 녹색의 컬러수지를 도포하고 선택적 노광을 통한 녹색의 서브컬러필터(7B)를 해당영역에 패터닝한다.

또한, 청색에 대해서도 상기의 과정을 반복함으로써 청색의 서브컬러필터(7C)를 형성한다.

이와 같이 컬러필터층을 형성할 때 형성되는 적, 녹, 청의 서브컬러필터(7A~7C)가 일정한 패턴을 이룰 경우에는 각각의 서브컬러필터(7A~7C)는 동일한 패턴으로 형성되어 있으므로 일정한 패턴이 형성된 마스크를 소정의 거리만큼 이동(shift)하여 마스크공정을 진행함으로써 각각의 서브컬러필터(7A~7C)를 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터를 포함한 기판(5) 전면에 안료 이온 용출을 막기 위한 보호층(9)을 형성한 후, 액정분자에 전계를 인가하기 위한 투명한 금속물질로 이루어진 공통전극(8)을 형성한다.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터 기판(5) 외면(즉, 블랙매트릭스(6)와 컬러필터(7A~7C)가 형성되어 있지 않은 유리기판(5)의 배면)에는 편광판(polarizer)(3)과 일체로 형성된 보상필름(compensation film)(4)이 접착층(미도시)을 사이에 두고 부착되게 된다.

상기 보상필름(4)은 일반적으로 편광판(3) 표면에 접착 물질로 접착되어 상기 편광판(3)과 함께 일체형으로 제작하여 사용되어 컬러필터 공정 전후에 상기 컬러필터 기판(5)에 부착되게 된다.

한편, 상기 보상필름은 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate; PET)와 같은 합성수지(synthetic resin) 기판 위에 연신(延伸)이나 배향방법을 이용하여 제작하게 된다.

이 때, 상기 보상필름이 형성되는 폴리에틸렌 테레프타레이트 등의 기판은 열에 약한 재질로 배향 공정에서 얼룩이 발생하는 단점을 가지고 있다. 특히, 이와 같은 보상필름의 단점은 대면적으로 갈수록 크게 나타나게 되어 액정표시패널이 대면적화 되어 가면서 더욱 큰 문제로 대두되고 있다.

또한, 컬러필터 공정 외에서 기판의 외면에 보상필름을 더욱 구성해야 하므로 액정표시패널의 전체 제조공정을 복잡하게 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 컬러필터 기판의 배면에 직접 보상필름층을 형성함으로써 컬러필터 공정의 변경 없이 대면적의 액정표시패널의 제작을 용이하게 한 컬러필터 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 컬러필터 기판은 컬러필터 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 컬러필터와 블랙매트릭스, 상기 기판 전면에 형성되어 있는 제 1 보호층, 상기 기판 배면에 형성되어 있는 보상필름층 및 상기 보상필름층 위에 형성되어 있는 제 2 보호층을 포함한다.

이 때, 상기 제 1 보호층 위에 형성되는 공통전극을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 제 2 보호층은 투명 절연물질 또는 인듐-틴-옥사이드와 같은 투명전극으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 컬러필터 기판의 제조방법은 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 위에 컬러필터와 블랙매트릭스를 형성하는 단계, 상기 기판 전면에 제 1 보호층을 형성하는 단계, 상기 기판 배면에 보상필름층을 형성하는 단계 및 상기 보상필름층 위에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 컬러필터 기판의 다른 제조방법은 배면에 보상필름층이 형성된 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 위에 컬러필터와 블랙매트릭스를 형성하는 단계, 상기 기판 전면에 제 1 보호층을 형성하는 단계 및 상기 기판 배면에 보상필름층을 형성하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 기판을 제공하는 단계는 기판 배면에 보상필름층을 형성하는 단계와 상기 보상필름층 위에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

액정표시장치는 액정의 광학적 이방성(refractive anisotropy)을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점으로 브라운관을 대체할 수 있는 평판 디스플레이의 주요 제품으로 자리잡았다.

일반적으로 상기 액정은 그 분자가 이방성을 가지고 있으며, 상기 액정분자로 이루어진 액정셀이나 필름의 이방성이 액정분자의 분포 및 프리틸트각(pretilt angle)(즉, 상기 액정분자가 기판에 대해 기울어진 각도)에 의해 바뀌는 성질을 가지고 있다.

또한, 이러한 특성은 상기 액정셀이나 필름을 보는 각도에 따라 빛의 편광(polarization)성을 변화시키는 중요한 요인이 되며, 이러한 액정의 고유특성으로 인해 액정표시장치의 구동시 상하좌우 시야각에 따라 휘도 및 콘트라스트비(contrast ratio)의 변화가 유발되는 문제점이 있었다.

이에 따라 상기의 단점을 보완하기 위해 액정셀이 가지는 시야각에 따른 이방성 분포를 보상해주는 보상필름을 컬러필터 기판에 부착하는 방법이 고안되었다.

그러나, 종래의 보상필름은 편광판과 일체로 형성되어 컬러필터 기판의 외면에 접착층을 사이에 두고 부착되게 되는데, 상기 보상필름이 형성되는 폴리에틸렌 테레프타레이트 등의 기판은 열에 약한 재질로 배향 공정에서 얼룩이 발생하는 단점을 가지고 있으며, 특히 상기 보상필름을 대면적으로 제작할 경우 쉽게 휘어져 대면적의 액정표시패널의 제작을 어렵게 하는 문제점이 있었다.

또한, 컬러필터 공정 외에서 기판의 외면에 보상필름을 더욱 구성해야 하므로 액정표시패널의 전체 제조공정을 복잡하게 하는 문제점이 있었다.

이에 따라 본 발명에서는 상기 보상필름을 컬러필터 공정 중에 상기 컬러필터 기판의 배면에 코팅 등의 방법으로 직접 형성함으로써 대면적 액정표시패널의 제작을 용이하게 한 컬러필터 기판 및 그 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 컬러필터 기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도로써, 컬러필터 기판 층 사이에 보상필름층을 삽입하여 구성한 예를 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(105) 위에 적, 녹, 청색의 서브컬러필터(107A~107C)가 일정한 간격을 유지하며 배열되어 있고, 상기 서브컬러필터(107A~107C) 사이에는 불필요한 빛을 차단하는 블랙매트릭스(106)가 형성되어 있다.

일반적으로 블랙매트릭스(106)는 적, 녹, 청의 서브컬러필터(107A~107C) 사이에 형성되며 하부 어레이 기판의 화소전극(미도시)의 주변부에 형성되는 반전 도메인(reverse tilt domain)을 통과하는 빛을 차단하는 것을 목적으로 한다.

또한, 일반적으로 상기 블랙매트릭스(106)의 재질로는 광학밀도(optical density)가 3.5이상인 크롬(Cr) 등의 금속물질을 사용하거나 카본(carbon) 등의 유기재료가 주로 쓰이며, 저반사를 목적으로 크롬/산화크롬(Cr/CrOx) 등의 이층막을 사용하기도 한다.

한편, 상기 기판(105) 전면에는 상기 서브컬러필터(107A~107C)와 블랙매트릭스(106)의 단차를 보상하며 안료 이온 용출을 막기 위하여 투명한 절연물질로 이루어진 보호층(109)이 형성되어 있으며, 상기 기판(105)의 최상층에는 액정분자에 전계를 인가하기 위하여 투명한 금속물질로 이루어진 공통전극(108)이 형성되어 있다.

이 때, 도시된 바와 같이 상기 보호층(109)과 공통전극(108) 사이에는 코팅 등의 방법으로 기판(105) 위에 직접 형성시킨 보상필름층(140)이 위치하고 있으며, 액정셀이 가지는 시야각에 따른 이방성 분포를 보상해주어 액정표시패널의 시야각 및 색 특성을 향상시키는 역할을 한다.

이와 같이 보상필름층을 컬러필터 기판 내에 보호층과 공통전극 사이에 형성하게 되면 패널의 크기에 관계없이 대면적으로 형성할 수 있게 되어 액정표시패널의 대면적화를 용이하게 하는 장점이 있으나, 상기 보상필름층을 형성하기 위해서는 기존의 컬러필터 공정을 변경해야하는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 컬러필터 기판 층 사이에 형성되는 보상필름층은 상기 기판에 형성되어 있는 다른 물질(특히, 보호층)에 영향을 줄 수 있는 문제점을 가지고 있다.

이에 따라 상기 보상필름층을 아무런 물질도 형성되어 있지 않은 컬러필터 기판의 배면에 형성시킨 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 실시예는 상기 도 4에 도시된 제 1 실시예와는 보상필름층을 컬러필터 기판의 외면 즉, 블랙매트릭스와 컬러필터층이 형성되어 있지 않은 유리기판의 배면에 형성한 것을 제외하고는 동일한 구성으로 이루어져 있다. 따라서, 도 4에 도시된 컬러필터 기판과 동일한 구성에 대해서는 설명을 간단히 하고 단지 본 실시예에서 나타난 새로운 구성에 대해서만 자세히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 기판(205) 위에 적, 녹, 청색의 서브컬러필터(207A~207C)가 일정한 간격을 유지하며 배열되어 있고, 상기 서브컬러필터(207A~207C) 사이에는 불필요한 빛을 차단하는 블랙매트릭스(206)가 형성되어 있으며, 상기 기판(205) 전면에는 차례대로 제 1 보호층(209A)과 공통전극(208)이 형성되어 있다.

이 때, 상기와 같이 구성된 컬러필터 기판(205)의 배면에는 보상필름층(240)과 제 2 보호층(209B)이 형성되어 있다.

상기 보상필름층(240)은 액정셀이 가지는 시야각에 따른 이방성 분포를 보상해주어 액정표시패널의 시야각 및 색 특성을 향상시키는 역할을 하며, 코팅 등의 방법으로 상기 컬러필터 기판(205)의 배면에 직접 형성하게 된다.

본 실시예와 같이 보상필름층을 아무런 물질도 형성되어 있지 않은 컬러필터 기판의 배면에 형성하게 되면 컬러필터 공정을 변경할 필요가 없게 되며, 특히 컬러필터 공정 전에 상기 보상필름층을 형성할 경우에는 이후 진행되는 컬러필터 공정에 영향을 미치지 않게 되는 장점이 있다.

한편, 상기 제 1 실시예와 제 2 실시예는 컬러필터 기판에 공통전극이 형성되어 있는 예를 들면 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN) 모드의 액정표시패널에 대해서 설명하고 있으나, 상기 공통전극이 하부 어레이 기판에 화소전극과 함께 형성되는 횡전계(In Plane Switching; IPS)모드 액정표시패널에 대해서도 적용할 수 있으며 이를 적용한 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일반적인 액정표시패널의 표시동작 모드인 트위스티드 네마틱 액정을 사용한 표준 백색 모드(normally white mode)를 설명한다.

상기 트위스티드 네마틱 모드 액정표시패널은 한 쌍의 전극(즉, 화소전극과 공통전극) 위에 수평배향막이 형성되며, 상기 한 쌍의 수평배향막은 서로 직교하는 방향으로 러빙 등에 의한 배향 처리가 되어 있다. 즉, 상기 트위스티드 네마틱 모드에서는 어레이 기판과 컬러필터 기판에 형성된 배향막의 배향방향이 서로 교차하여 예를 들면 게이트라인을 중심으로 대칭이 되도록 형성되어 있다.

한편, 상기 트위스티드 네마틱 모드 액정표시패널은 시야각에 따른 콘트라스트비(contrast ratio)와 휘도의 변화가 심하게 되어 광시야각(wide viewing angle)을 구현할 수 없게 되는 문제점을 가지고 있는데, 이는 액정분자의 굴절률 이방성에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정표시패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직방향으로 배향되기 때문이다.

이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 170도 이상으로 향상시킨 횡전계 모드 액정표시패널이 활발히 연구되고 있다.

상기 횡전계방식 액정표시패널의 어레이 기판은 일반적인 트위스티드 모드와 동일하게 상기 기판 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인과 데이터라인, 그리고 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터로 구성된다.

이 때, 상기 화소영역 내에는 수평전계를 발생시키기 위한 공통전극과 화소전극이 교대로 배치되게 된다.

한편, 상기 횡전계모드 액정표시패널의 컬러필터 기판은 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(305) 위에 일정한 간격을 유지하며 배열되어 있는 적, 녹, 청색의 서브컬러필터(307A~307C), 불필요한 빛을 차단하는 위해 상기 서브컬러필터(307A~307C) 사이에 형성되어 있는 블랙매트릭스(306) 및 상기 기판(305) 전면에 투명한 절연물질로 형성된 제 1 보호층(309A)으로 이루어져 있다.

이 때, 상기와 같이 구성된 컬러필터 기판(305)의 배면에는 보상필름층(340)과 제 2 보호층(309B)이 차례대로 형성되어 있다.

이와 같이 횡전계모드 액정표시패널의 컬러필터 기판은 상기 도 5에 도시된 일반적인 트위스티드 네마틱 모드의 컬러필터 기판에서 공통전극이 상기 컬러필터 기판 내에 형성되어 있지 않은 것을 제외하고는 동일한 구성으로 되어 있다.

한편, 상기 보상필름층(340)은 코팅 등의 방법으로 컬러필터 기판(305)의 배면에 형성되게 되며, 상기 제 2 보호층(309B)은 상기 보상필름층(340)을 보호하며 공정진행 중에 발생할지 모르는 정전기 등의 피해를 막기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 와 같은 투명전극으로 형성할 수도 있다.

즉, 현재 횡전계모드 액정표시패널에서는 정전기 방지를 위해 컬러필터 기판의 배면에 투명전극을 형성하게 되는데, 본 실시예에서와 같이 상기 제 2 보호층(309B)을 투명전극으로 구성하면 그 역할을 할 수 있게 된다. 그 결과 컬러필터 기판의 제조공정이 단순화되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 횡전계모드 액정표시패널의 컬러필터 기판의 제조공정을 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(305) 위에 불필요한 빛을 차단하기 위해 수지 또는 금속물질로 이루어진 블랙매트릭스(306)를 형성한다.

이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(306) 사이의 화상표시 영역에 적, 녹, 청의 서브컬러필터(307A~307C)로 이루어진 컬러필터층을 형성한다.

이 때, 일반적으로 컬러필터를 형성하는 방법은 상기 컬러필터 제조시 사용되는 유기 필터의 재료에 따라 염료 방식과 안료 방식이 있으며 제작 방법에 따라 염색법, 전착법, 인쇄법 등이 있으나, 현재 액정표시장치의 컬러필터 제조시 사용되는 가장 보편적인 방법은 안료 분산법이다.

상기 안료 분산법은 미리 준비된 안료에 의해 조색(調色)되어 감광화된 레지스트를 기판에 도포, 노광, 현상하는 공정을 반복함으로써 컬러필터를 형성하는 방법이다.

먼저, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(305) 위에 감광성의 제 1 유기막(307A)을 형성한다. 상기 제 1 유기막(307A)은 자외선에 의해 감광되는 서브컬러 안료로 구성되며, 본 실시예에서는 적, 녹, 청의 컬러 레지스트 중 적색(여기서는 적색, 녹색, 청색 순서로 서브컬러필터를 형성하는 것을 기준으로 설명)을 띄는 컬러 레지스트를 기판의 전면에 도포한 후 선택적으로 노광하여 원하는 영역에 적색의 서브컬러필터(307A)를 형성하였다.

이 때, 적, 녹, 청의 서브컬러필터는 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성하며, 다른 점은 포토레지스트로 컬러 레지스트를 사용한다는 점이다.

일반적으로 컬러 레지스트는 네거티브(negative) 포토레지스트의 성격을 가지므로 노광되지 않은 부분이 제거된다.

한편, 안료 분산법에 사용되는 컬러 레지스트는 주요 성분으로 광중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder) 등의 광중합형 감광 조성물과 색상을 구현하는 유기 안료로 구성되어 있다.

상기 광중합형 감광 조성물에서 광중합 개시제는 빛을 받아 래디칼(radical)을 발생시키는 고감도이고 안정성이 우수한 triazine(질소 3원자를 포함하고 C₃H₃N ₃의 분자식으로 표시되는 육원환 화합물 3종의 총칭)계 화합물이 쓰이며, 모노머는 상기 래디칼에 의하여 중합 반응 개시 후 폴리머 형태로 변하여 용재에 녹지 않게 된다. 바인더는 상온에서 액체 상태의 모노머를 막의 형태로 유지시켜 현상액에 견디게 하고 안료 분산의 안정화 및 컬러필터 패턴의 내열성, 내광성, 내약품성 등의 신뢰성을 유지하는 역할을 한다.

안료는 내광성과 내열성이 우수한 유기 재료를 사용하며 안료 입자는 일반적으로 빛을 산란시켜 불투명하지만 입자 크기가 빛의 파장보다 작으면 빛을 투과시켜 투명하게 되므로 입자 크기가 작을수록 투명도가 높고 우수한 분산 특성을 나타낸다.

다음으로, 상기 적색 서브컬러필터(307A)가 형성된 기판(305) 전면에 녹색 컬러 레지스트를 도포한 후 선택적으로 노광하여 제 2 유기막인 녹색 서브컬러필터(307B)를 형성한다.

이후, 상기 적색 및 녹색 서브컬러필터(307A, 307B)가 형성된 기판(305) 전면에 청색 컬러 레지스트를 도포한 후 선택적으로 노광하여 제 3 감광막인 청색 서브컬러필터(307C)를 형성하면 컬러필터가 완성되게 된다.

한편, 상기 컬러필터(307A~307C)층을 형성할 때 형성되는 적, 녹, 청색의 서브컬러필터(307A~307C)층이 일정한 패턴을 이룰 경우에는 각각의 서브컬러필터(307A~307C)는 동일한 패턴으로 형성되어 있으므로 일정한 패턴이 형성된 마스크를 소정의 거리만큼 이동하여 마스크공정을 진행함으로써 각각의 서브컬러필터(307A~307C)층을 형성할 수 있다.

다음으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(305) 전면에 투명한 절연물질로 이루어진 제 1 보호층(309A)을 형성한다.

이 때, 상기 제 1 보호층(309A)은 컬러필터(307A~307C)가 형성된 기판(305)을 평탄화하고 안료 이온의 용출을 막기 위해 절연특성을 가지는 투명한 수지로 형성할 수 있으며, 특히 아크릴(Acryl)계 수지 또는 에폭시(epoxy)계 수지로 형성할 수 있다.

다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 컬러필터 기판(305)의 배면에 본 실시예에 따른 보상필름층(340)과 투명전극인 제 2 보호층(309B)을 형성하게 된다.

이 때, 본 실시예에서는 컬러필터 공정 중에 컬러필터 기판의 배면에 보상필름층을 형성하는 것으로 구성하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 단계를 컬러필터 공정 전에 진행할 수도 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러필터 기판의 제조방법은 컬러필터 기판의 배면에 직접 보상필름층을 형성함으로써 컬러필터 공정의 변경 없이 대면적의 액정표시패널의 제작을 용이하게 하는 효과를 제공한다.

또한, 횡전계모드 액정표시패널에서는 정전기 방지를 위해 형성하는 투명전극을 상기 보상필름층의 보호를 위한 보호층으로 대치할 수 있어 그에 따라 제조공정이 단순화되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액정표시패널을 개략적으로 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널의 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 컬러필터 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 컬러필터 기판의 구조를 나타내는 단면도.

도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 컬러필터 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

105,205,305 : 컬러필터 기판 106,206,306 : 블랙매트릭스

107A~107C,207A~707C,307A~307C : 서브컬러필터

108,208 : 공통전극 109,209A,209B,309A,309B : 보호층

140,240,340 : 보상필름층

Claims (10)

1. 컬러필터 기판;

   상기 기판 위에 형성되어 있는 컬러필터와 블랙매트릭스;

   상기 기판 전면에 형성되어 있는 제 1 보호층;

   상기 기판 배면에 형성되어 있는 보상필름층; 및

   상기 보상필름층 위에 형성되어 있는 제 2 보호층을 포함하는 액정표시패널의 컬러필터 기판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 보호층 위에 형성되는 공통전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 보호층은 투명 절연물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 보호층은 인듐-틴-옥사이드와 같은 투명전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판.
5. 기판을 제공하는 단계;

   상기 기판 위에 컬러필터와 블랙매트릭스를 형성하는 단계;

   상기 기판 전면에 제 1 보호층을 형성하는 단계;

   상기 기판 배면에 보상필름층을 형성하는 단계; 및

   상기 보상필름층 위에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시패널의 컬러필터 기판 제조방법.
6. 배면에 보상필름층이 형성된 기판을 제공하는 단계;

   상기 기판 위에 컬러필터와 블랙매트릭스를 형성하는 단계;

   상기 기판 전면에 제 1 보호층을 형성하는 단계; 및

   상기 기판 배면에 보상필름층을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시패널의 컬러필터 기판 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 기판을 제공하는 단계는 기판 배면에 보상필름층을 형성하는 단계와 상기 보상필름층 위에 제 2 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판 제조방법.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 보상필름층을 형성하는 단계는 상기 기판 배면에 코팅 등의 방법을 이용하여 직접 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판 제조방법.
9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 보호층을 형성한 후에 상기 기판 위에 공통전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판 제조방법.
10. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 보호층을 형성하는 단계는 상기 보상필름층 위에 인듐-틴-옥사이드와 같은 투명전극으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 컬러필터 기판 제조방법.