KR20050052690A - Color filter plate of lcd and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 정의되는 소정의 영역에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스와 일정 부분 중첩되도록 적, 녹, 청색의 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 상에 오버코트층을 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스와 컬러필터가 중첩되어 발생되는 단차부 상에 형성되는 오버코트층에 대해서 마스크 노광시 회절노광을 통해 소정의 두께만큼 제거하여 상기 단차부를 보상하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다. A color filter substrate manufacturing method of a liquid crystal display according to the present invention includes the steps of preparing a substrate; Forming a black matrix in a predetermined area defined on the substrate; Forming a color filter of red, green, and blue to partially overlap the black matrix; Forming an overcoat layer on the black matrix and the color filter; Compensating the stepped portion by removing the overcoat layer formed on the stepped portion formed by overlapping the black matrix and the color filter by a predetermined thickness during diffraction exposure during mask exposure.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 IPS 모드 액정표시장치 컬러필터 기판 형성 시 오버코트층 형성에 의한 컬러필터 및 블랙매트릭스 간의 단차 레벨링 이후에도 남아 있는 두께 차이를 추가적으로 보상하여, 오버코트층의 평탄도를 향상시켜 이후 배향막의 러빙 공정시 배향막의 손상을 최소화 할 수 있다. According to the present invention, the thickness difference remaining after the leveling between the color filter and the black matrix due to the overcoat layer formation when the IPS mode liquid crystal display device color filter substrate is formed is compensated additionally, thereby improving the flatness of the overcoat layer. Thereafter, damage to the alignment layer may be minimized during the rubbing process of the alignment layer.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 횡전계 방식 액정표시장치의 컬러필터 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a color filter substrate of a transverse electric field type liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
일반적으로 액정표시장치는 상부기판과 하부기판이 합착되고, 상기 상부기판 및 하부기판 사이에 액정을 주입하여 형성한다. 또한, 상기 상부기판과 하부기판의 바깥 면에는 편광판(polarizer)과 위상차판(retardation film) 등을 부착하며, 이러한 다수의 구성요소를 선택적으로 구성함으로써 빛의 진행 방향을 바꾸거나 굴절률을 변화시켜 높은 휘도(brightness)와 콘트라스트(contrast) 특성을 갖는 액정표시장치가 형성되는 것이다.In general, a liquid crystal display device is formed by bonding an upper substrate and a lower substrate, and injecting a liquid crystal between the upper substrate and the lower substrate. In addition, a polarizer, a retardation film, and the like are attached to the outer surfaces of the upper and lower substrates, and by selectively configuring such a plurality of components, the light propagation direction or the refractive index is changed to be high. A liquid crystal display device having brightness and contrast characteristics is formed.
액정표시장치로서 근래에 사용되는 액정셀은 통상 트위스크 네마틱(TN) 모드를 채택하고 있으며, 상기 TN 모드는 시야각에 따라 계조 표시에서의 광투과율이 달라지는 특성을 보유하므로 그 대면적화에 제한이 있다.The liquid crystal cell used in recent years as a liquid crystal display device generally adopts a Twisk nematic (TN) mode, and the TN mode has a characteristic that the light transmittance in the gray scale display varies depending on the viewing angle, thereby limiting its large area. have.
이러한 문제를 해결하기 위해 평행한 전기장을 이용하는 횡전계 방식(In-Plane-Switching : 이하 IPS) 모드는 종래의 상기 TN 모드에 비해 콘트라스트(contrast), 그레이 인버전(gray inversion), 컬러 시프트(color shift) 등의 시야각 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In order to solve this problem, an In-Plane-Switching (IPS) mode using a parallel electric field has contrast, gray inversion, and color shift compared to the conventional TN mode. There is an advantage that can improve the viewing angle characteristics such as (shift).
상기 IPS 모드는 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판 즉, TFT가 구비된 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 동일 평면 상에 형성되는 형태이며, 액정은 동일기판 상에 형성된 상기 화소전극 및 공통전극의 수평 전계에 의해 작동된다. In the IPS mode, a pixel electrode and a common electrode are formed on the same plane on a thin film transistor (TFT) array substrate, that is, a lower substrate provided with a TFT, and a liquid crystal is formed of the pixel electrode and the common electrode formed on the same substrate. It is operated by a horizontal electric field.
도 1은 종래의 IPS 모드의 액정표시장치의 특정 부분에 대한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a specific portion of a conventional liquid crystal display device in IPS mode.
도 1을 참조하면, 상부 기판(또는 컬러필터 기판)(10) 및 하부 기판(또는 어레이 기판)(30)이 서로 일정간격 이격 되어 있고, 상기 상부 및 하부 기판(10, 30) 사이에는 액정층(50)이 개재되어 있다.Referring to FIG. 1, the upper substrate (or color filter substrate) 10 and the lower substrate (or array substrate) 30 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the liquid crystal layer between the upper and lower substrates 10 and 30. (50) is interposed.
상기 하부 기판(30)의 투명 기판(1) 상부에는 게이트 전극(32)이 형성되어 있고, 이 게이트 전극(32) 상부에는 게이트 절연막(34)이 형성되어 있고, 이 게이트 절연막(34) 상부의 상기 게이트 전극(32)을 덮는 위치에는 액티브층(36a), 오믹콘택층(36b)이 차례대로 적층된 반도체층(36)이 형성되어 있다.A gate electrode 32 is formed on the transparent substrate 1 of the lower substrate 30, and a gate insulating layer 34 is formed on the gate electrode 32. The semiconductor layer 36 in which the active layer 36a and the ohmic contact layer 36b are sequentially stacked is formed at a position covering the gate electrode 32.
상기 반도체층(36)의 상부에는 서로 일정간격 이격된 소스 및 드레인 전극(38, 40)이 형성되어 있고, 이 소스 및 드레인 전극(38, 40) 간의 이격구간에는 상기 액티브층(36a)의 일부를 노출시킨 채널(channel)이 형성되어 있고, 상기 게이트 전극(32), 반도체층(36), 소스 및 드레인 전극(38, 40), 채널은 박막트랜지스터(T)를 이룬다. Source and drain electrodes 38 and 40 are formed on the semiconductor layer 36 to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and a portion of the active layer 36a is formed in the interval between the source and drain electrodes 38 and 40. Channel is formed, and the gate electrode 32, the semiconductor layer 36, the source and drain electrodes 38 and 40, and the channel form a thin film transistor T.
또한, 상기 게이트 전극(32)과 연결되어 제 1 방향으로 게이트 배선(미도시)이 형성되고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 상기 소스 전극(38)과 연결되는 데이터 배선(41)이 형성되고, 이 게이트 및 데이터 배선이 교차되는 영역은 화소 영역(P)으로 정의된다. In addition, a gate line (not shown) is formed in a first direction by being connected to the gate electrode 32, and the data line 41 is connected with the source electrode 38 in a second direction crossing the first direction. Is formed, and the region where the gate and the data wiring cross is defined as the pixel region P. As shown in FIG.
또한, 상기 박막트랜지스터(T) 상부에는 드레인 콘택홀(44)을 가지는 보호층(42)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역(P)에는 드레인 콘택홀(44)을 통해 상기 드레인 전극(40)과 연결되고 다수의 수직 패턴을 구비한 화소 전극(48)이 형성되어 있으며, 상기 화소 전극이 형성된 층과 동일한 층에 화소 전극의 수직 패턴과 엇갈리게 형성된 다수의 수직패턴을 구비한 공통 전극(49)이 형성되어 있다. In addition, a passivation layer 42 having a drain contact hole 44 is formed on the thin film transistor T, and the drain electrode 40 is formed in the pixel region P through the drain contact hole 44. A pixel electrode 48 connected to each other and having a plurality of vertical patterns is formed, and a common electrode 49 having a plurality of vertical patterns staggered with a vertical pattern of a pixel electrode is formed on the same layer as the pixel electrode formed layer. Formed.
또한, 상기 보호층(42) 및 화소 전극(48)/ 공통 전극(49) 상부에는 액정층(50)의 배향을 용이하게 유도하기 위한 하부 배향막(46)이 형성되어 있다. In addition, a lower alignment layer 46 is formed on the passivation layer 42 and the pixel electrode 48 / common electrode 49 to easily induce alignment of the liquid crystal layer 50.
그리고, 상기 상부 기판(10)의 투명기판(2) 하부에는 상기 화소 영역(P)과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 걸러주는 컬러필터(14)가 형성되어 있고, 이 컬러필터(14)의 컬러별 경계부에는 빛샘 현상 및 상기 박막트랜지스터(T)로의 광유입을 차단하는 블랙매트릭스(12)가 형성되어 있으며, 상기 컬러필터(14) 및 블랙매트릭스(12)의 하부에는 평탄화층, 즉 오버코트층(16)이 형성되어 있다. In addition, a color filter 14 is formed below the transparent substrate 2 of the upper substrate 10 to filter only light of a specific wavelength band at a position corresponding to the pixel region P. The color filter 14 The black matrix 12 is formed at the boundary of each color to block light leakage and light inflow into the thin film transistor T. A flattening layer, ie, an overcoat, is formed below the color filter 14 and the black matrix 12. Layer 16 is formed.
또한, 상기 오버코트층 하부에는 상기 하부 배향막(46)과 동일한 역할을 하는 상부 배향막(18)이 형성되어 있다. In addition, an upper alignment layer 18 having the same role as the lower alignment layer 46 is formed under the overcoat layer.
전술한 구성에서, 상기 블랙매트릭스(12)를 형성하는 제 1 방법은 크롬과 같은 저 반사 특성을 가지는 불투명 금속을 증착하고 패턴하여 형성하는 방법이고, 제 2 방법은 감광성 블랙수지를 도포한 후 이를 노광하고 식각하는 과정을 통해 형성하는 방법이다.In the above-described configuration, the first method of forming the black matrix 12 is a method of depositing and patterning an opaque metal having a low reflection property such as chromium, and the second method is applying a photosensitive black resin and then It is formed by exposing and etching.
또한, 상기 컬러필터(14)는 패턴된 블랙매트릭스(12)의 식각된 영역에 구성하며, 상기 컬러필터(14)를 형성하는 방법은 인쇄법, 염색법, 고분자 전착법, 안료분산법 등이 있다.In addition, the color filter 14 is formed in an etched region of the patterned black matrix 12, and the color filter 14 may be formed by a printing method, a dyeing method, a polymer electrodeposition method, or a pigment dispersion method. .
상기 안료분산법을 예를 들어 설명하면, 미리 준비된 안료에 의해 조색되어 감광화된 레지스트를 기판에 도포, 노광, 패턴하는 공정을 반복함으로써 적(red), 녹(green), 청(blue)의 컬러필터를 형성하는 방법이다.For example, the pigment dispersion method is described by repeating the process of applying, exposing and patterning a resist, which has been colored and photosensitive with a pigment prepared in advance, to red, green, and blue. It is a method of forming a color filter.
이때, 상기 컬러필터의 재료로서 아크릴계 수지 등을 예로 들 수 있는데, 이러한 수지를 패턴화 하기 위해서는 프리 베이크(pre-bake), 노광(exposure), 현상(development), 포스트 베이크(post-bake) 과정을 거쳐 패턴화 할 수 있다.In this case, an acrylic resin or the like may be used as a material of the color filter. In order to pattern the resin, pre-bake, exposure, development, and post-bake processes may be used. Can be patterned via
도 2a 내지 도 2f는 종래의 IPS 모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조공정을 나타내는 공정 단면도이다. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a color filter substrate of a conventional IPS mode liquid crystal display device.
도 2a 내지 도 2f를 통해 종래의 IPS 모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조공정을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIGS. 2A through 2F, a process of manufacturing a color filter substrate of a conventional IPS mode liquid crystal display is as follows.
먼저 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(2) 상의 소정의 영역에 블랙매트릭스(12)를 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, a black matrix 12 is formed in a predetermined region on the substrate 2.
일반적으로 블랙매트릭스(12)는 일반적으로 화소영역(A)의 서브 컬러필터인 적/녹/청 패턴 사이에 위치하며, 상기 화소영역 주변부에 형성되는 반전도메인(revers tilt domain)을 통과하는 빛을 차폐하는 것을 목적으로 형성한다. In general, the black matrix 12 is positioned between red / green / blue patterns, which are generally sub-color filters of the pixel region A, and transmits light passing through a reverse tilt domain formed around the pixel region. It forms for the purpose of shielding.
또한, 상기 블랙매트릭스(12)는 액정 패널의 외곽부 즉, 빛이 투과되지 않은 패널의 비표시 영역(B) 상에도 형성된다. In addition, the black matrix 12 is formed on the outer portion of the liquid crystal panel, that is, on the non-display area B of the panel through which light is not transmitted.
다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이 적/녹/청색을 띄는 컬러수지를 이용한 컬러필터(14)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2B, a color filter 14 using color resin having red / green / blue color is formed.
이는 적(red), 녹(green), 청(blue) 컬러수지 중 적색을 띄는 컬러 수지를 상기 블랙매트릭스(12)가 형성된 기판(2)의 전면에 도포한 후 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 적색 서브컬러필터를 형성한다. (색을 입히는 순서는 임으로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색 순서로 정하여 설명한다.) This is applied to the entire surface of the substrate 2 on which the black matrix 12 is formed by applying a color resin having a red color among red, green, and blue color resins, and then selectively exposing it to a desired area. A red sub color filter is formed. (The order of coloring is decided by the order of red (R), green (G), blue (B).)
다음으로, 상기 적색 컬러필터가 형성된 기판(2)의 전면에 녹색 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 녹색 컬러필터를 형성한다.Next, a green color resin is coated on the entire surface of the substrate 2 on which the red color filter is formed, and then selectively exposed to form a green color filter.
연속하여, 상기 적색 및 녹색컬러필터가 형성된 기판(2)의 전면에 청색 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 청색 컬러필터를 형성한다.Subsequently, a blue color resin is coated on the entire surface of the substrate 2 on which the red and green color filters are formed, and then selectively exposed to form a blue color filter.
그 다음 도 2c와 같이 상기 컬러필터가 형성된 기판의 표면을 평탄화 하는 오버코트층(16)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2C, an overcoat layer 16 is formed to planarize the surface of the substrate on which the color filter is formed.
상기 컬러필터(14)가 형성된 기판(2)을 평탄화 하기 위해, 상기 기판(2) 상부에 절연특성을 가지는 투명한 수지를 도포하여 평탄화층 즉, 오버코트층(overcoat layer)(16)을 형성한다. In order to planarize the substrate 2 on which the color filter 14 is formed, a transparent resin having an insulating property is coated on the substrate 2 to form a planarization layer, that is, an overcoat layer 16.
단, 종래의 경우 상기 오버코트층을 형성함에 있어 액정 패널의 외곽부 즉, 빛이 투과되지 않은 패널의 비표시 영역(B) 상에 형성된 오버코트층은 제거하는데, 이는 상기 영역이 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착 시 실런트가 부착되는 영역이 포함되는 곳으로, 양 기판의 셀 갭 유지 등의 이유에 의해 상기 오버코트층이 제거된다. However, in the conventional case, in forming the overcoat layer, the overcoat layer formed on the outer portion of the liquid crystal panel, that is, on the non-display area B of the panel through which light is not transmitted, is removed, which is an array substrate and a color filter. The area where the sealant adheres is included when the substrates are bonded together, and the overcoat layer is removed for reasons such as maintaining a cell gap of both substrates.
이를 위해 상기 오버코트층이 도포된 후에는 도 2d에 도시된 바와 같이 포토 마스크(20)에 의한 포토 공정 즉, 노광 및 현상 공정 등이 요구되며, 상기 포토 공정에 의해 상기 패널의 비표시 영역(20)에 형성된 오버코트층은 제거되는 것이다. For this purpose, after the overcoat layer is applied, a photo process, that is, an exposure and development process, etc. by the photo mask 20 is required as shown in FIG. 2D, and the non-display area 20 of the panel is processed by the photo process. The overcoat layer formed in) is removed.
상기 비표시 영역(20)에 형성된 오버코트층이 제거된 상태는 도 2e에 도시되어 있다.The overcoat layer formed on the non-display area 20 is removed in FIG. 2E.
다음으로는 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 오버코트층 위에 배향막을 형성하고, 상기 배향막에 러빙을 실시하게 된다.Next, as shown in FIG. 2F, an alignment layer is formed on the overcoat layer, and rubbing is performed on the alignment layer.
전술한 바와 같은 공정을 통해 일반적인 종래의 컬러필터 기판을 구성할 수 있다.Through the process as described above, it is possible to configure a general conventional color filter substrate.
그러나, 이와 같은 종래의 컬러필터 기판에 의할 경우 컬러필터(14)와 블랙매트릭스(12)가 중첩되는 영역에는 항시 단차부(C)가 형성되며, 이에 의해 컬러필터(14) 및 블랙매트릭스(12) 상에 평탄화 층으로서의 오버코트층(16)이 형성된다 하더라도 상기 단차부(C)가 형성된 영역에 대해서는 약간의 단차가 남아 있게 되고, 결과적으로 상기 오버코트층(16) 위에 형성된 배향막(18) 역시 상기 단차부(C) 영역에 있어서는 굴곡을 갖게 되는 것이다.However, according to the conventional color filter substrate, a step C is always formed in an area where the color filter 14 and the black matrix 12 overlap each other, whereby the color filter 14 and the black matrix ( Even if the overcoat layer 16 as the planarization layer is formed on the substrate 12, a slight step remains for the region where the stepped portion C is formed. As a result, the alignment layer 18 formed on the overcoat layer 16 is also formed. In the stepped region C, the curvature is provided.
이에 따라 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 오버코트층(16) 상에 형성된 배향막(18)을 러빙하는 공정에 있어서 상기 단차부 영역(C)은 그 평탄도가 불량하기 때문에 러빙포에 의한 손상(damage)이 발생하여 크고 작은 배향막 찌꺼기(24)가 발생하게 되고, 이와 같은 배향막 찌꺼기(24)는 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 배향막 찌꺼기 주변으로 액정 도메인이 형성되면서 빛샘 현상을 유발하는 문제점이 발생한다. 여기서, 도 3a 및 도 3b는 종래의 컬러필터 기판 구조의 문제점을 나타내는 도면이다.Accordingly, in the process of rubbing the alignment layer 18 formed on the overcoat layer 16 as shown in FIG. 3A, the stepped region C is poor in flatness and thus damaged by rubbing cloth. ) To generate large and small alignment layer residues 24, and the alignment layer residues 24 have a problem of causing light leakage as liquid crystal domains are formed around the alignment layer residues as shown in FIG. 3B. . 3A and 3B are diagrams showing problems of the conventional color filter substrate structure.
본 발명은 컬러필터와 블랙매트릭스가 중첩되는 영역에 발생되는 단차부를 오버코트층 형성의 포토 공정시 회절 패턴 마스크를 이용하여 보상함으로써, 오버코트층의 평탄도를 향상시켜 이후 배향막의 러빙 공정시 배향막의 손상을 최소화하는 액정표시장치의 컬러필터 기판 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention compensates the step portion generated in the region where the color filter and the black matrix overlap by using a diffraction pattern mask during the photo process of forming the overcoat layer, thereby improving flatness of the overcoat layer and damaging the alignment layer during the rubbing process of the alignment layer. It is an object of the present invention to provide a color filter substrate and a method of manufacturing the same for a liquid crystal display device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 액정표시장치의 컬러필터 기판은, 기판과; 상기 기판 상에 정의되는 소정의 영역에 형성된 블랙매트릭스와; 상기 블랙매트릭스와 일정 부분 중첩되면서 형성된 적, 녹, 청색의 컬러필터와; 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 상에 형성되는 오버코트층과; 상기 블랙매트릭스와 컬러필터가 중첩되어 발생되는 단차부 상에 형성되는 오버코트층에 대해서는 마스크 노광시 회절노광을 통해 소정의 두께만큼 제거된 형상을 갖게 됨을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the color filter substrate of the liquid crystal display device according to the present invention includes a substrate; A black matrix formed in a predetermined area defined on the substrate; A red, green, and blue color filter formed while overlapping the black matrix with a predetermined portion; An overcoat layer formed on the black matrix and the color filter; The overcoat layer formed on the stepped portion formed by overlapping the black matrix and the color filter may have a shape removed by a predetermined thickness through diffraction exposure during mask exposure.
여기서, 상기 소정의 영역은 기판의 외곽부로서 배면광이 투과되지 않는 비표시 영역과, 배면광이 투과되는 표시영역 상에 형성된 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 사이 영역이며, 상기 비표시 영역 상에 형성되는 오버코트층은 마스크 공정을 통해 제거되고, 상기 오버코트층 상에 배향막이 더 구비됨을 특징으로 한다. Here, the predetermined area is an area between the non-display area through which the backlight is not transmitted and the red, green, and blue color filters formed on the display area through which the backlight is transmitted, as the outer portion of the substrate. The overcoat layer formed on the mask is removed through a mask process, and the alignment layer is further provided on the overcoat layer.
또한, 본 발명에 의한 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 정의되는 소정의 영역에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스와 일정 부분 중첩되도록 적, 녹, 청색의 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스 및 컬러필터 상에 오버코트층을 형성하는 단계와; 상기 블랙매트릭스와 컬러필터가 중첩되어 발생되는 단차부 상에 형성되는 오버코트층에 대해서 마스크 노광시 회절노광을 통해 소정의 두께만큼 제거하여 상기 단차부를 보상하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for manufacturing a color filter substrate of a liquid crystal display according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Forming a black matrix in a predetermined area defined on the substrate; Forming a color filter of red, green, and blue to partially overlap the black matrix; Forming an overcoat layer on the black matrix and the color filter; Compensating the stepped portion by removing the overcoat layer formed on the stepped portion formed by overlapping the black matrix and the color filter by a predetermined thickness during diffraction exposure during mask exposure.
여기서, 상기 마스크 노광시 사용되는 마스크는 빛을 투과하는 투과영역과, 빛을 차단하는 차폐영역과, 빛을 소정의 양만 투과하도록 하는 회절패턴이 구성된 반 투과영역으로 정의되며, 상기 마스크의 반 투과영역은 상기 블랙매트릭스와 컬러필터가 중첩되어 발생되는 단차부 상에 형성된 오버코트층에 대응되어 위치함을 특징으로 한다. Here, the mask used during the exposure of the mask is defined as a semi-transmissive region composed of a transmission region that transmits light, a shielding region that blocks light, and a diffraction pattern that transmits only a predetermined amount of light. The region may be positioned to correspond to the overcoat layer formed on the stepped portion formed by overlapping the black matrix and the color filter.
또한, 상기 소정의 영역은 기판의 외곽부로서 배면광이 투과되지 않는 비표시 영역과, 배면광이 투과되는 표시영역 상에 형성된 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 사이 영역이며, 상기 비표시 영역 상에 형성되는 오버코트층은 마스크 공정을 통해 제거되고, 상기 오버코트층 상에 배향막이 형성되는 단계가 더 포함됨을 특징으로 한다. In addition, the predetermined area is an area between the non-display area through which the back light is not transmitted and the red, green, and blue color filters formed on the display area through which the back light is transmitted as an outer portion of the substrate, and the non-display area. The overcoat layer formed on the mask is removed through a mask process, and the alignment layer is formed on the overcoat layer.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 IPS 모드 액정표시장치 컬러필터 기판 형성 시 오버코트층 형성에 의한 컬러필터 및 블랙매트릭스 간의 단차 레벨링 이후에도 남아 있는 두께 차이를 추가적으로 보상하여, 오버코트층의 평탄도를 향상시켜 이후 배향막의 러빙 공정시 배향막의 손상을 최소화 할 수 있다. According to the present invention, the thickness difference remaining after the leveling between the color filter and the black matrix due to the overcoat layer formation when the IPS mode liquid crystal display device color filter substrate is formed is compensated additionally, thereby improving the flatness of the overcoat layer. Thereafter, damage to the alignment layer may be minimized during the rubbing process of the alignment layer.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 의한 액정표시장치 컬러필터 기판의 제조공정을 나타내는 공정 단면도이다.4A to 4F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a liquid crystal display device color filter substrate according to the present invention.
단, 이는 도 2a 내지 도 2f에 도시된 종래의 컬러필터 기판의 단면 부위와 동일한 부분에 대한 공정 단면도이다.However, this is a process sectional view of the same part as the cross section of the conventional color filter substrate shown in Figs. 2A to 2F.
도 4a 내지 도 4f를 통해 본 발명에 의한 IPS 모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조공정을 설명하면 다음과 같다.A process of manufacturing a color filter substrate of an IPS mode liquid crystal display according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4F as follows.
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이 기판(50) 상의 소정의 영역에 블랙매트릭스(52)를 형성한다. First, as shown in FIG. 4A, a black matrix 52 is formed in a predetermined region on the substrate 50.
여기서, 상기 소정의 영역은 기판의 외곽부로서 배면광이 투과되지 않는 비표시 영역(E)과, 배면광이 투과되는 표시영역(D) 상에 형성된 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 사이 영역을 말한다. Here, the predetermined area is an area between the non-display area E through which the back light is not transmitted and the red, green and blue color filters formed on the display area D through which the back light is transmitted as an outer portion of the substrate. Say
즉, 상기 블랙매트릭스(52)는 일반적으로 상기 표시영역(D) 내에서는 서브 컬러필터인 적/녹/청 패턴 사이에 위치하며, 하부기판에 형성된 화소영역 주변부에 형성되는 반전도메인(revers tilt domain)을 통과하는 빛을 차폐하는 것을 목적으로 형성한다. 또한, 이는 액정 패널의 외곽부 즉, 빛이 투과되지 않은 패널의 비표시 영역(E) 상에도 형성된다. That is, the black matrix 52 is generally positioned between the red, green, and blue patterns, which are sub color filters in the display area D, and has a reverse tilt domain formed around the pixel area formed on the lower substrate. To shield the light that passes through It is also formed on the outer portion of the liquid crystal panel, that is, on the non-display area E of the panel through which light is not transmitted.
상기 블랙매트릭스(52)의 재질로는 광밀도(optical density)가 3.5이상인 크롬(Cr) 등의 금속박막이나 카본(carbon)계통의 유기재료가 주로 쓰이며, 크롬(Cr)/산화크롬(CrOX)등의 이층막 구조의 블랙매트릭스는 저 반사화를 목적으로 사용하기도 한다. 따라서, 목적에 따라 전술한 재료 중 임의의 재료를 사용하여 블랙매트릭스(52)를 형성한다.As the material of the black matrix 52, a metal thin film such as chromium (Cr) having an optical density of 3.5 or more or an organic material of carbon system is mainly used, and chromium (Cr) / chromium oxide (CrO X The black matrix of the bilayer structure such as) is also used for the purpose of low reflection. Therefore, according to the purpose, any of the above-mentioned materials is used to form the black matrix 52.
다음으로 도 4b에 도시된 바와 같이 적/녹/청색을 띄는 컬러수지를 이용한 컬러필터(54)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 4B, a color filter 54 using color resin having red / green / blue color is formed.
상기 컬러수지의 주요성분은 광 중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder) 등의 광 중합형 감광 조성물과 적/녹/청색 또는 이와 유사한 색상을 띄는 유기안료로 구성되어 있다. The main component of the color resin is composed of a photopolymerizable photosensitive composition such as a photopolymerization initiator, a monomer, a binder, and an organic pigment having a red / green / blue or similar color.
또한, 상기 컬러필터(54)는 상기 표시영역(D) 상에 형성된 블랙매트릭스(52)의 식각된 영역 사이에 구성되며, 상기 컬러필터(54)를 형성하는 방법으로는 인쇄법, 염색법, 고분자 전착법, 안료분산법 등이 있다.In addition, the color filter 54 is formed between the etched regions of the black matrix 52 formed on the display area D. The color filter 54 may be formed by a printing method, a dyeing method, or a polymer. Electrodeposition method, pigment dispersion method and the like.
상기 안료분산법을 예를 들어 설명하면, 미리 준비된 안료에 의해 조색되어 감광화된 레지스트를 기판에 도포, 노광, 패턴하는 공정을 반복함으로써 적(red), 녹(green), 청(blue)의 컬러필터를 형성하는 방법이다.For example, the pigment dispersion method is described by repeating the process of applying, exposing and patterning a resist, which has been colored and photosensitive with a pigment prepared in advance, to red, green, and blue. It is a method of forming a color filter.
이때, 상기 컬러필터의 재료로서 아크릴계 수지 등을 예로 들 수 있는데, 이러한 수지를 패턴화 하기 위해서는 프리 베이크(pre-bake), 노광(exposure), 현상(development), 포스트 베이크(post-bake) 과정을 거쳐 패턴화 할 수 있다.In this case, an acrylic resin or the like may be used as a material of the color filter. In order to pattern the resin, pre-bake, exposure, development, and post-bake processes may be used. Can be patterned via
즉, 적(red), 녹(green), 청(blue) 컬러수지 중 적색을 띄는 컬러 수지를 상기 블랙매트릭스(52)가 형성된 기판(50)의 전면에 도포한 후 선택적으로 노광하여, 원하는 영역에 적색 서브컬러필터를 형성한다. (색을 입히는 순서는 임으로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색 순서로 정하여 설명한다.)That is, a red, green, and blue color resin having red color is applied to the entire surface of the substrate 50 on which the black matrix 52 is formed, and then selectively exposed to a desired area. A red sub color filter is formed on the substrate. (The order of coloring is decided by the order of red (R), green (G), blue (B).)
다음으로, 상기 적색 컬러필터가 형성된 기판(50)의 전면에 녹색 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 녹색 컬러필터를 형성한다.Next, a green color resin is coated on the entire surface of the substrate 50 on which the red color filter is formed, and then selectively exposed to form a green color filter.
연속하여, 상기 적색 및 녹색컬러필터가 형성된 기판(50)의 전면에 청색 컬러수지를 도포한 후 선택적으로 노광하여, 청색 컬러필터를 형성한다.Subsequently, a blue color resin is coated on the entire surface of the substrate 50 on which the red and green color filters are formed, and then selectively exposed to form a blue color filter.
이와 같이 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터(54)는 표시영역(D) 내에 형성된 블랙매트릭스(52) 사이에 구성되고, 이 때 인접하는 컬러필터(54)와 블랙매트릭스(52)는 일정 부분에 대해 중첩되는 영역이 존재하며, 이에 따라 서로 중첩되는 영역에 의해 도시된 바와 같이 단차부(F)가 발생된다. As described above, the red, green, and blue color filters 54 are formed between the black matrices 52 formed in the display area D. In this case, the adjacent color filters 54 and the black matrix 52 have a predetermined portion. There is a region overlapping with respect to, and thus, the stepped portion F is generated as shown by the regions overlapping each other.
그 다음 도 4c와 같이 상기 컬러필터가 형성된 기판의 표면을 평탄화 하는 오버코트층을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4C, an overcoat layer is formed to planarize the surface of the substrate on which the color filter is formed.
상기 오버코트층(56)은 상기 컬러필터 및 블랙매트릭스가 형성된 기판(50)을 평탄화 하기 위해, 상기 기판(50) 상부에 절연특성을 가지는 투명한 수지가 도포되는 것이며, 상기 오버코트층으로는 일반적으로 아크릴(Acryl)계나 폴리이미드(Polyimide)계 수지(Resin)을 사용한다.In order to planarize the substrate 50 on which the color filter and the black matrix are formed, the overcoat layer 56 is coated with a transparent resin having an insulating property on the substrate 50. (Acryl) or polyimide-based resin (Resin) is used.
종래의 경우 표시영역 상에 도포된 오버코트층에 있어서, 상기 컬러필터와 블랙매트릭스가 중첩되어 발생되는 단차부에 의해, 상기 단차부가 형성된 영역에 대해서는 약간의 단차가 남아 있게 된다. In the conventional case, in the overcoat layer coated on the display area, a slight step is left in the area where the step part is formed by the step part generated by the color filter and the black matrix overlapping each other.
그에 따라 상기 오버코트층 역시 상기 단차부 영역에 있어서는 굴곡을 갖게 되며, 이에 의해 상기 오버코트층 위에 형성되는 배향막을 러빙하는 공정에 있어서 상기 단차부 영역은 그 평탄도가 불량하기 때문에 러빙포에 의한 손상(damage)가 발생하여 크고 작은 배향막 찌꺼기가 발생하게 되는 문제점을 유발시켰다. As a result, the overcoat layer also has a bend in the stepped area, thereby rubbing the alignment layer formed on the overcoat layer. damage) caused large and small alignment film residues.
본 발명은 종래의 이러한 점을 극복하기 위해 상기 오버코트층으로서의 투명한 수지를 컬러필터 및 블랙매트릭스가 형성된 기판 상에 도포할 뿐 아니라, 상기 블랙매트릭스와 컬러필터가 중첩되어 발생되는 단차부(F) 상에 형성되는 오버코트층(56)에 대해서 도 4d에 도시된 바와 같이 마스크(60) 노광시 회절패턴이 구성된 반 투과영역(64)을 이용한 회절노광을 통해 소정의 두께만큼 제거하여 상기 단차부를 보상한다. The present invention not only applies the transparent resin as the overcoat layer on the substrate on which the color filter and the black matrix are formed, but also on the stepped portion F generated by overlapping the black matrix and the color filter. As shown in FIG. 4D, the overcoat layer 56 formed thereon is removed by a predetermined thickness through diffraction exposure using a semi-transmissive region 64 having a diffraction pattern when the mask 60 is exposed to compensate for the stepped portion. .
여기서, 상기 마스크 노광시 사용되는 마스크(60)는 빛을 투과하는 투과영역(62)과, 빛을 차단하는 차폐영역(66)과, 빛을 소정의 양만 투과하도록 하는 회절패턴이 구성된 반 투과영역(64)으로 정의되며, 상기 마스크(60)의 반 투과영역(64)은 상기 블랙매트릭스(52)와 컬러필터(54)가 중첩되어 발생되는 단차부(F) 상에 형성된 오버코트층(56)에 대응되어 위치함을 특징으로 한다. Here, the mask 60 used in the mask exposure includes a semi-transmissive region including a transmissive region 62 for transmitting light, a shielding region 66 for blocking light, and a diffraction pattern for transmitting only a predetermined amount of light. The semi-transmissive region 64 of the mask 60 is defined as 64, and the overcoat layer 56 formed on the stepped portion F generated by the black matrix 52 and the color filter 54 are overlapped. It is characterized in that the corresponding position.
또한, 상기 오버코트층이 네거티브 포토레지스트(Negative Photo Resist)의 성질을 갖는 경우에는 상기 마스크(60)의 차폐영역(66)은 기판의 비표시 영역(E)에 대응되어 위치하게 된다. 이는 네거티브 포토레지스트는 노광되지 않는 부분이 제거되는 성질을 갖기 때문이다. In addition, when the overcoat layer has a negative photoresist property, the shielding area 66 of the mask 60 is positioned to correspond to the non-display area E of the substrate. This is because the negative photoresist has a property of removing an unexposed portion.
결과적으로 상기 오버코트층(56)으로서의 투명한 수지를 컬러필터 및 블랙매트릭스가 형성된 기판 상에 도포한 후에, 앞서 설명한 바와 같은 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 마스크 노광 등의 포토 공정을 거치게 되면, 상기 비표시 영역 (E)상에 형성되는 오버코트층은 제거된다.As a result, after the transparent resin as the overcoat layer 56 is applied onto the substrate on which the color filter and the black matrix are formed, and then subjected to a photo process such as mask exposure using a mask having a pattern as described above, the non-display The overcoat layer formed on the region E is removed.
또한, 상기 단차부(F) 상에 형성되는 오버코트층에 대해서는 회절노광에 의해 소정의 두께만큼 제거됨으로써 그 단차부가 보상되고, 이에 의해 오버코트층(56)이 갖게 되는 단차부 영역에 있어서의 굴곡을 제거할 수 있는 것이다. In addition, the overcoat layer formed on the stepped portion F is removed by a predetermined thickness by diffraction exposure to compensate for the stepped portion, whereby the bending in the stepped region of the overcoat layer 56 is provided. It can be removed.
여기서, 상기 비표시 영역(E) 상에 형성된 오버코트층을 제거하는 것은, 상기 영역이 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착 시 실런트가 부착되는 영역이 포함되는 곳이므로 양 기판의 셀 갭 유지를 위함 등의 이유 때문이다.Here, the overcoat layer formed on the non-display area E may be removed to maintain the cell gap between the two substrates because the region includes a region to which the sealant is attached when the array substrate and the color filter substrate are bonded together. Because of the reason.
상기와 같이 비표시 영역(E)상에 형성되는 오버코트층이 제거되고, 단차부(F) 상에 형성되는 오버코트층에 대해서는 회절노광에 의해 소정의 두께만큼 제거된 상태는 도 4e에 도시되어 있다. As shown in FIG. 4E, the overcoat layer formed on the non-display area E is removed and the overcoat layer formed on the stepped portion F is removed by a predetermined thickness by diffraction exposure. .
다음으로는 도 4f에 도시된 바와 같이 상기 오버코트층(56) 위에 배향막(58)을 형성하고, 상기 배향막(58)에 러빙을 실시하게 된다.Next, as shown in FIG. 4F, an alignment layer 58 is formed on the overcoat layer 56, and rubbing is performed on the alignment layer 58.
전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 의한 컬러필터 기판을 구성할 수 있으며, 이에 따라 상기 컬러필터와 블랙매트릭스가 중첩되는 영역에 형성되는 단차부에 의해 발생되는 약간의 굴곡을 제거함으로써, 오버코트층의 평탄도를 향상시켜 이후 배향막의 러빙 공정시 배향막의 손상을 최소화할 수 있게 된다.Through the process as described above, the color filter substrate according to the present invention can be configured, and thus, the overcoat layer is removed by removing a slight bending caused by the stepped portion formed in the region where the color filter and the black matrix overlap. It is possible to minimize the damage of the alignment layer during the rubbing process of the alignment layer by improving the flatness of the.
앞서 설명한 본 발명은 IPS 모드 액정표시장치에 적용되는 것 이외에 TN 모드 등의 액정표시장치에 적용될 수 있음은 당업자에 있어 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention described above can be applied to a liquid crystal display device such as a TN mode in addition to the IPS mode liquid crystal display device.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터 기판 및 제조방법에 의하면, 종래의 IPS 모드 액정표시장치 컬러필터 기판 형성 시 오버코트층 형성에 의한 컬러필터 및 블랙매트릭스 간의 단차 레벨링 이후에도 남아 있는 두께 차이를 추가적으로 보상하여, 오버코트층의 평탄도를 향상시켜 이후 배향막의 러빙 공정시 배향막의 손상을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the color filter substrate and the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention, the color filter substrate of the conventional IPS mode liquid crystal display is formed even after the leveling step between the color filter and the black matrix by the overcoat layer formation. By additionally compensating for the thickness difference, the flatness of the overcoat layer may be improved, thereby minimizing damage to the alignment layer during the rubbing process of the alignment layer.
도 1은 종래의 IPS 모드의 액정표시장치의 특정 부분에 대한 단면도.1 is a cross-sectional view of a specific portion of a conventional liquid crystal display in IPS mode.
도 2a 내지 도 2f는 종래의 IPS 모드 액정표시장치의 컬러필터 기판 제조공정을 나타내는 공정 단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a color filter substrate of a conventional IPS mode liquid crystal display device.
도 3a 및 도 3b는 종래의 컬러필터 기판 구조의 문제점을 나타내는 도면.3A and 3B illustrate problems of a conventional color filter substrate structure.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 의한 액정표시장치 컬러필터 기판의 제조공정을 나타내는 공정 단면도.4A to 4F are cross-sectional views showing the manufacturing process of the liquid crystal display device of the color filter substrate according to the present invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
50 : 기판 52 : 블랙매트릭스50: substrate 52: black matrix
54 : 컬러필터 56 : 오버코트층54 color filter 56 overcoat layer
58 : 배향막 60 : 마스크58: alignment layer 60: mask
62 : 투과영역 64 : 반 투과영역62: transmission region 64: semi transmission region
66 : 차폐영역66: shielding area
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |