KR20060000277A - 컬러필터 기판 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
종래의 동일한 두께의 컬러필터 패턴을 갖는 컬러필터 기판을 채용한 액정표시장치는 액정표시장치의 구조적 특성으로 인해 특정 화상 패턴의 표현에 있어 화상에 녹색이 도는 녹색화(greenish) 현상이 발생하게 되어 표시품질을 저하시키는 문제가 발생하고 있다. 이러한 녹색화 불량은 녹색 화소에는 전압이 덜 인가되고 적, 청색 화소에는 전압이 예상치보다 더 인가되어 녹색 화소의 투과율만 높아져서 발생하게 되는데, 종래에는 회로적으로 이를 해결하고자 하였으나 그 효과가 미비한 실정이다.
따라서 본 발명에서는 녹색 컬러필터 패턴의 두께를 적색 또는 청색 컬러필터 패턴 대비 소정범위 내에서 두껍게 형성함으로써 투과율은 낮추어 전술한 녹색화 현상을 방지함으로써 추어 할 수 있는 컬러필터 기판 및 그 제조방법을 제공한다.
greenish불량, 셀갭, 컬러필터 패턴 두께

Description

컬러필터 기판 및 이를 이용한 액정표시장치{Color filter substrate and liquid crystal display using the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 일반적인 액정표시장치의 일부 단면도.
도 3은 종래의 컬러필터 기판의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 단면도
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 변형예를 도시한 도면.
도 6a 내지 6g는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정 단계별 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 컬러필터 기판을 구비한 액정표시장치의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 액정표시장치 105 : 컬러필터 기판
110, 161 : 투명한 기판 117 : 블랙매트릭스
118a, 118b, 118c : 제 1 내지 제 3 개구부
125a, 125b, 125c : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴
135 : 공통전극 160 : 어레이 기판
163 : 게이트 배선 165 : 게이트 전극
168 : 게이트 절연막 170 : 반도체층
172 : 데이터 배선 175 : 소스 전극
177 : 드레인 전극 180 : 보호층
182 : 드레인 콘택홀 185 : 화소전극
d1, d2, d3 : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴에 각각 대응되는 셀갭
P : 화소영역
t4, t5, t6 : 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 두께
Tr : 박막 트랜지스터
본 발명은 액정표시장치용 컬러필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 상기 전극이 마주 대하도록 배치하고, 상기 두 기판의 전극 사이에 액정을 주입한 후, 상기 각 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 상기 액정의 위치 변화에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도면을 참조하여 조금 더 상세히 액정표시장치에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 투명한 기판(10) 상에 컬러필터(10)와 상기 각 컬러필터(10)사이에 구성된 블랙매트릭스(17)와 상기 컬러필터(10)와 블랙매트릭스(17) 하부에 증착된 공통전극(35)이 형성된 상부기판과, 게이트 배선(63)과 데이터 배선(72)이 교차하여 정의되는 화소영역(P)과, 상기 화소영역(P) 상에 형성된 화소전극(85)과 스위칭 소자(Tr)로 형성된 하부기판으로 구성되며, 상기 상부기판과 하부기판 사이 더욱 정확히는 공통전극(35)과 화소전극(85) 사이에는 액정(95)이 충진되어 있다.
여기서 액정표시장치의 일부 단면도인 도 2를 참조하여 그 단면구조에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(1)는 하부기판인 어레이 기판(60)과 상부기판인 컬러필터 기판(5)과 상기 두 기판(60, 5) 사이에 개재된 액정층(95)으로 구성되며, 상기 하부기판인 어레이 기판(60)에는 다수의 게이트 배선(63)과 도시에는 잘 나타나지 않았지만 다수의 데이터 배선(72)이 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 각각의 화소영역(P) 내부에는 게이트 전극(65)과 게이트 절연막(68)과 반도체층(70)과 소스 및 드레인 전극(75, 77)으로 형성된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)가 구비되어 있으며, 상기 박막 트랜지스터(Tr)와 연결되어 화소전극(35)이 구성되어 있다. 상부기판인 컬러필터 기판(5)에는 하부의 어레이 기판(60)의 화소영역(P)에 각각 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(25a, 25b, 25c)으로 구성되는 컬러필터층(25)과 상기 컬러필터층(25)의 각 컬러패턴(25a, 25b, 25c)의 경계에 구비된 블랙매트릭스(17)와 상기 컬러필터층(25) 하부에 형성된 공통전극(35)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(60) 사이에는 상기 화소전극(85)과 공통전극(35)에 인가되는 전압의 크기에 따라 상변이하는 액정층(95)이 구비되어 있으며, 상기 두 기판(5, 6) 사이에 형성된 액정층(95)이 일정한 갭(gap)을 유지할 수 있도록 하기 위한 스페이서(미도시)가 구비되어 있다.
도 3은 전술한 액정표시장치 중 상부기판인 컬러필터 기판의 단면을 도시한 것이다. 이때, 공통전극은 도시하지 않았다.
도시한 바와 같이, 투명한 기판(10) 상에 다수의 개구부(18)를 가지며 블랙매트릭스(17)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(17) 사이의 개구부(18)에 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(25a, 25b, 25c)이 순차 반복하며 매트릭스 형태로 형성되어 있다. 이때, 상기 각 색의 컬러필터 패턴(25a, 25b, 25c)은 실제적으로 공정적인 오차에 의해 높이 차가 발생하고 있다. 통상적으로 각 컬러패턴(25a, 25b, 25c)은 액정표시장치의 특성에 따라 그 두께(t1, t2, t3)가 1㎛ 내지 1.5㎛ 정도로 형성되고 있으며, 이때 각 컬러패턴간의 두께차(td)는 0.15㎛ 이하가 되도록 형성되고 있다. 이때, 상기 도면에 있어서는 적색 컬러패턴의 두께(t1)가 가장 두껍고 청색 컬러패턴의 두께(t3)가 가장 얇은 것으로 도시되었지만, 각 컬러패턴(25a, 25b, 25c) 간 두께차(td)는 적, 녹, 청색 컬러패턴(25a, 25b, 25c)의 구별없이 가장 높게 형성되는 컬러패턴과 가장 낮게 형성되는 컬러패턴 간의 차이를 나타낸다.
전술한 컬러필터 기판을 채용한 액정표시장치는 액정표시장치의 구조적 특이성으로 인해 특정 화상패턴에 있어서, 녹색화(greenish) 불량이 발생하게 된다. 이는 특정 패턴에서 화면이 녹색을 띄는 현상을 말하는 것으로서, 녹색 화소에는 전압이 덜 인가되고 적, 청색 화소에는 전압이 예상치보다 더 인가되어 녹색 화소의 투과율만 높아져서 나타나는 불량이다.
적색(또는 청색) 화소에 전압이 덜 인가되고, 다른 두 화소 즉, 녹색과 청색(적색)의 화소에 예상보다 더 큰 전압이 인가되는 경우도 발생하나 이 경우 사람의 눈에 잘 띄지 않기 때문에 문제되지 않지만, 녹색의 경우 사람의 눈에 인지되는 경향 즉, 인지성이 높아 커 상기 녹색 패턴의 경우에만 불량으로 나타나게 된다.
전술한 녹색화 현상을 개선하는 방법으로써 회로적으로 설계 보상하는 방법이 유일하였으나 완벽한 대안이 되지 않고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 컬러필터 기판에 있어 특정 컬러의 컬러패턴의 두께를 달리 형성함으로서 투과율을 달리 형성하여 녹색화 현상을 개선시킬 수 있는 액정표시장치용 컬러필터 기판을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판은 기판과; 상기 기판 상에 다수의 순차 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와; 상기 제 1 및 제 3 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 제 1 두께를 가지며 각각 형성된 적색 및 청색 컬러필터 패턴과; 상기 제 2 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 가지며 형성된 녹색 컬러필터 패턴을 포함한다.
이때, 상기 제 2 두께는 제 1 두께보다 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 더 두꺼운 것이 특징이다.
또한, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 전면에 공통전극이 더욱 형성되거나, 또는 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 전면에 오버코트층이 더욱 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 구비되는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선 과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구비된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 각 화소영역마다 형성되는 화소전극과; 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 상에 다수의 순차 반복되며 하부의 화소영역과 각각 대응되는 제 1 내지 제 3 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와; 상기 제 1 및 제 3 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 제 1 두께를 가지며 각각 형성된 적색 및 청색 컬러필터 패턴과; 상기 제 2 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 가지며 형성된 녹색 컬러필터 패턴과; 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 제 1, 2 기판 내의 공통전극과 화소전극 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성됨으로써 녹색 컬러필터 패턴에 대응하는 화소영역 셀갭과 적색 및 청색 컬러필터 패턴에 대응하는 화소영역의 셀갭을 달리 구성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 2 두께는 제 1 두께보다 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 더 두꺼운 것이 특징이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터 기판의 구조 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 컬러필터 기판(105)은 투명한 기판(110) 상에 순차 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부(118a, 118b, 118c)를 갖는 블랙매트릭 스(117)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 내지 제 3 개구부(118a, 118b, 118c)에는 각각 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c)이 순차적으로 형성되어 있다. 이때, 상기 각 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c)은 개구부(118)뿐만 아니라 블랙매트릭스(117)와도 일부 중첩하여 형성되고 있으며, 각 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c) 중 녹색 컬러필터 패턴(125b)이 가장 두꺼운 두께(t5)를 가지며 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 녹색 컬러필터 패턴(125b)은 그 두께(t5)가 적색 또는 청색 컬러패턴(125a, 125c)의 두께(t4, t6)에 비해 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 높게 형성되는 것이 본 발명의 가장 특징적인 것이다. 즉, 적색 및 청색 컬러필터 패턴의 두께(t4, t6)는 액정표시장치(미도시)의 특성에 따라 1㎛ 내지 1.5㎛정도의 두께로서 형성되며, 이에 대해 녹색 컬러필터 패턴(125b)은 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 정도의 두께(t5)를 가지며 형성되는 것이다. 상기 컬러필터 패턴의 두께 범위(1㎛ 내지 1.5㎛ 또는 1.2㎛ 내지 1.8㎛)는 하나의 기판에 대해서 상기 범위 모두에 해당하는 두께차를 형성하는 것이 아니라, 예를들어 평균적인 컬러필터 패턴의 두께를 1.2㎛정도의 두께로 형성한다고 하면, 적색과 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)의 두께(t4, t6)는 평균적으로 기판(110) 전면에 걸쳐 1.2㎛정도로써 형성되며, 녹색 컬러필터 패턴(125b)의 경우 상기 적색 및 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)의 평균 두께(t4, t6)인 1.2㎛보다 0.2㎛내지 0.3㎛정도 더 두꺼운 1.4㎛ 내지 1.5㎛정도의 두께(t5)를 가지며 형성되는 것이다.
여기서, 컬러필터 패턴의 두께에 따른 색재현율 관계에 대해 설명한다.
컬러필터 패턴 또는 컬러필터층의 두께가 두꺼울수록 색재현성이 증가하고, 상기 색재현성이 증가한 만큼 투과율은 낮아지게 된다.
녹색화 현상은 특정 화상 패턴에 있어서 녹색 화소에는 전압이 덜 인가되고, 적색 및 청색 화소에는 예상치보다 더 큰 전압이 인가됨으로써 녹색 화소의 투과율만이 증가하여 발생하는 현상이므로 녹색 화소를 형성하는 녹색 컬러필터 패턴의 두께를 높임으로써 투과율을 낮추고, 이는 더욱이 녹색 컬러필터 패턴이 다색 컬러필터 패턴 대비 두껍게 형성된 구조를 가는 컬러필터 기판을 구비한 액정표시장치에 있어, 상기 녹색 화소의 셀갭이 적색 또는 청색 화소대비 상대적으로 낮게 형성되어 화소에 인가되는 전압을 상대적으로 높게 형성함으로써 녹색 화소에 전압이 덜 인가되는 것을 방지하게 된다. 따라서 특정 화상 패턴에 있어서 녹색화 현상을 방지하게 되는 것이다.
다음, 다시 도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이 적색 및 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)을 포함하여 상기 적색 및 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)대비 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 더 두꺼운 두께로 형성된 녹색 컬러필터 패턴(125b) 위로 전면에 투명도전성 물질로써 공통전극(135)이 형성되어 있다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 변형예를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 변형예에 의한 액정표시장치용 컬러필터 기판(205, 305)은 각각의 투명한 기판(210, 310) 상에 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부((218a, 218b, 218c), (318a, 318b, 318c))를 갖는 블랙매트릭스(217, 317)가 형성되어 있 고, 상기 제 1 내지 제 3 개구부((218a, 218b, 218c), (318a, 318b, 318c))에 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴((215a, 215b, 215c), (315a, 315b, 315c))이 형성되어 있으며, 이때, 도 4에 도시한 본 발명의 실시예를 통해 설명한 바와 동일하게 녹색의 컬러필터 패턴의 두께(t5)가 적, 청색 컬러필터 패턴의 두께(t4, t6)보다 더 두껍게 형성되어 있다. 실시예(도 4 참조)와 다른점은 제 1 변형예(도 5a)에서는 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(218a, 218b, 218c) 위로 각 컬러필터 패턴(218a, 218b, 218c)간 단차를 없애기 위해 오버코트층(230)이 형성된 것이 특징이며, 제 2 변형예에서는 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(318a, 318b, 318c) 위로 오버코트층(330)과 공통전극(335)이 더욱 형성되어 있는 것이 차이가 있다.
전술한 변형예에서는 평탄한 표면을 갖는 오버코트층(230, 330)이 더욱 형성되어 있으므로 컬러필터 패턴간 단차에 의한 셀갭 차이가 발생하지 않게 되므로, 녹색화 현상 방지 효과가 실시예에 비해 저하되는 것처럼 보이지만, 컬러필터 패턴간의 단차(td)를 더욱 크게 형성함으로써 투과율을 더욱 조절할 수 있으므로 실시예와 거의 동일한 수준으로 녹색화 현상을 방지할 수 있게 된다.
여기서 도 4에 도시한 본 발명의 실시예에 있어 적색 및 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)과 녹색 컬러필터 패턴(125b) 간 단차(td) 즉 두께차이를 0.2㎛ 내지 0.3㎛로 한정한 이유는 단차를 0.2㎛ 내지 0.3㎛보다 더 크게 형성하게 되면, 상기 단차(td)로 인해 상기 공통전극(135) 상부에 형성되는 액정의 초기배향을 위한 배향막(미도시)에 일정한 방향의 홈을 형성하는 러빙 공정 진행시 불량이 발생한 가능성이 높아지기 때문이다. 상기 러빙 공정은 일정방향의 결의 식모를 갖는 러빙포를 이용하여 상기 기판 상의 배향막을 일정방향으로 마찰시키는 공정인데, 상기 컬러필터 패턴 간의 단차로 인해 상기 식모가 손상되어 러빙불량을 발생시키게 된다.
하지만, 변형예에서는 상기 컬러필터 패턴 간 단차(td)를 상부에 오버코트층(230, 330)이 구비되어 평탄한 표면이 형성됨으로써 단차(td)에 의한 러빙 불량은 발생하지 않게 된다. 따라서, 녹색 컬러필터(225b, 325b)와 적색 및 청색 컬러필터((225a, 225c), (325a, 325c))간 단차(td)를 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 두께로 한정하지 하지 않고, 더욱 큰 단차를 갖도록 형성하여도 무방하다. 하지만, 이 경우 녹색 컬러필터 패턴(225b, 325b)과 적색 및 청색 컬러필터 패턴((225a, 225c), (325a, 325c))간의 두께 차에 의해 색재현율 또는 투과율이 현저한 차이를 갖게되면, 일반적인 화상의 표현에 의도하지 않은 부분적인 휘도 저하 등의 화질 문제가 발생할 가능성이 있으므로 상기 단차(td)는 적색 및 청색 컬러필터 패턴((225a, 225c), (325a, 325c)) 두께(t4, t6)의 1/2 이상이 되지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 전술한 구조를 갖는 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 간단히 설명한다.
컬러필터 기판의 제조 방법에는 인쇄법, 전착법, 열전사법, 안료분산법 등의 여려가지 방법이 있으나, 이 중 정교성 및 재현성이 우수하여 가장 많이 이용하고 있는 안료분산법에 의한 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 6g는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 공정 단계별 단면을 도시한 것이다.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(110)상에 금속물질 예를들면 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrOx)을 기판 전면에 증착하여 금속층(115)을 형성한다. 이후 상기 금속층(115) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하여 포토레지스트층(120)을 형성한다.
다음, 상기 포토레지스트층(120) 위로 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 갖는 마스크(150)를 소정간격 이격하여 위치시키고, 상기 마스크(150)를 통해 노광을 실시한다. 이때, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 포토레지스트층(120)은 빛을 받은 부분이 현상 시 남게되는 네가티브(negative) 특성을 갖는 포토레지스트를 이용하여 형성한 것을 예로 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않고 포지티브(positive) 특성을 갖는 포토레지스트를 이용하여 형성할 수도 있다.
다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 마스크(도 6a의 120)를 통해 노광한 포토레지스트층(도 6a의 120)을 현상하면, 네가티브(negative) 특성에 의해 마스크(도 6a의 120)의 투과영역(도 6a의 TA)에 대응하여 빛을 받은 부분은 기판(110) 상에 남아있게 되고, 빛에 노광되지 않은 영역의 포토레지스트층은 현상 시 현상액에 녹아 제거됨으로써 하부의 금속층(미도시)을 노출시키게 된다.
다음, 기판(110) 상에 남아있는 포토레지스트 패턴(미도시) 사이로 노출된 금속층(미도시)을 에칭하여 제거하고, 상기 남아있는 포토레지스트 패턴(미도시)을 스트립하여 제거함으로써 순차 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부(118a, 118b, 118c)를 갖는 블랙매트릭스(117)를 형성한다.
여기서, 상기 블랙매트릭스(117)는 크롬(Cr) 등의 금속물질 이외에 블랙계열의 수지물질로도 형성이 가능한데, 이때, 블랙계열의 수지물질은 포토레지스트와 동일하게 빛에 반응하는 감광성 특성이 있으므로, 포토레지스층 형성없이 상기 블랙계열의 수지 물질을 기판 전면에 도포하여 수지물질층을 형성한 후, 포토레지스트 패턴을 형성한 방법대로 노광, 현상함으로써 에칭 공정 진행없이 순차 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부를 갖는 블랙매트리스를 형성할 수 있다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 순차 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부(118a, 118b, 118c)를 갖는 블랙매트릭스(117)가 형성된 기판(110) 위로 적, 녹, 청색 컬러 레지스트 중 하나를 스핀 코터(spin coater) 장치 또는 바 코터(bar coater) 장치 등을 이용하여 전면에 도포하여,(본 발명에서는 적색 컬러 레지스트를 도포했다고 가정한다.) 적색 컬러 레지스트층(120)을 형성한다. 이때, 상기 적색 컬러 레지스트층(120)은 그 두께가(ta) 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 정도가 되도록 한다. 이는 상기 컬러 레지스트층은 추후 공정에서 소프트 베이크(soft bake) 및 하드 베이크(hard bake) 공정에 의해 경화되면서 그 두께 20%정도 줄어들기 때문에 최종적으로 1㎛ 내지 1.5㎛ 정도의 두께를 갖게 하기 위해서는 전술한 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 정도의 두께로서 적색 컬러 레지스트층(120)을 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 적색 컬러레지스트를 포함하여 추후 공정에서 이용되는 녹, 청색 컬러 레지스트는 블랙매트릭스 패터닝 시 이용된 포토레지스트와 동일한 특성을 갖는다. 즉, 상기 컬러 레지스트에는 빛에 반응하는 감광성 물질을 포함하고 있어, 노광하고 현상하게 되면, 기판 상에 특정 패턴이 남아있게 된다. 이때, 상기 컬러 레지스트는 그 특성에 따라 네가티브 또는 포지티브 타입이 있으며, 본 발명에서는 네가티브 타입의 컬러 레지스트를 사용한 것을 예로 설명하고 있다.
다음, 상기 적색 컬러 레지스트층(120)이 형성된 기판(110)을 경화장치를 이용하여 소프트 베이크 공정을 진행함으로써 상기 컬러 레지스트층(120)에 남아있는 솔벤트 등을 증발시켜 어느 정도 경화되도록 한다. 이때, 솔벤트 등이 증발됨으로 해서 상기 적색 컬러 레지스트층(120)은 그 두께가 (ta에서 tb로) 줄어들게 된다.
다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 소프트 베이크 공정을 진행한 적색 컬러 레지스트층(120) 위로 제 1 개구부(118a)에 대응하는 영역이 투과영역(TA), 그 외 영역은 차단영역(BA)으로 이루어진 마스크(152)를 소정간격 이격하여 위치시킨 후, 상기 마스크(152)를 통해 하부의 적색 컬러 레지스트층(120)에 노광을 실시한다.
다음, 상기 노광한 기판(110) 상의 적색 컬러 레지스트층(도6c의 120)을 현상하면, 도 6e에 도시한 바와 같이, 마스크(도6c의 152)의 투과영역(도6c의 TA)에 대응하여 빛에 노출된 제 1 개구부(118a) 영역의 적색 컬러 레지스트층은 그대로 남게되어 적색 컬러필터 패턴(125a)을 형성하고, 차단영역(도6c의 BA)에 대응하여 빛이 조사되지 않은 영역의 적색 컬러 레지스트층은 현상되어 제거된다. 이때, 상 기 제 1 개구부(118a) 영역에 형성된 적색 컬러필터 패턴(125a)은 상기 제 1 개구부(118a) 주위에 형성된 블랙매트릭스(117)와 일부 중첩되어 형성된다.
다음, 상기 적색 컬러필터 패턴(125a)이 형성된 기판(110)을 경화장치에서 소정시간 유지시키는 하드 베이크(hard bake) 공정을 진행함으로써 상기 적색 컬러필터 패턴(125a)을 완전히 경화시킨다. 이때, 완전히 경화된 적색 컬러필터 패턴(125a)은 경화됨으로써 그 부피가 줄어들게 되어 그 두께(t4)가 노광 전 1.2㎛ 내지 1.8㎛정도의 두께에서 1㎛ 내지 1.5㎛정도가 된다.
다음, 도 6f에 도시한 바와 같이, 녹색 및 청색 컬러 레지스트를 이용하여 전술한 적색 컬러필터 패턴(125a)을 형성한 방법과 동일하게 순차적으로 진행하여 제 2 와 제 3 개구부(118b, 118c)에 각각 녹색 및 청색 컬러필터 패턴(125b, 125c)을 형성한다. 이때, 녹색 컬러필터 패턴(125b)을 형성 시에는 녹색 컬러 레지스트를 기판(110) 상에 도포하여 1.4㎛ 내지 2.1㎛ 두께의 녹색 컬러 레지스트층(미도시)을 형성함으로써 노광 전 소프트 베이크 및 현상 후 하드 베이크 공정 완료시 최종적인 녹색 컬러필터 패턴(125b)의 두께(t5)가 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 정도의 두께가 되도록 하며, 청색 컬러필터 패턴(125c)에 있어서는 적색 컬러필터 패턴(125a)과 동일한 두께(t6)를 갖도록 형성함으로써 녹색 컬러필터 패턴(125b)의 두께(t5)가 적색 또는 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)의 두께(t4, t6) 대비 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 정도 더 두껍게 형성되도록 한다.
다음, 6g에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c)이 형성된 기판(110) 위로 투명 도전성 물질 예를들어 인듐-틴-옥사이 드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 중 하나를 증착하여 전면에 공통전극(135)을 형성함으로써 액정표시장치용 컬러필터 기판(105)을 완성한다.
이때, 상기 공통전극(135)과 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c) 사이에는 투명한 유기절연물질로써 오버코트층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있으며, 이 경우 상기 오버코트층(미도시) 위의 공통전극은 생략될 수 도 있다.
도 7은 본 발명에 의한 컬러필터 기판을 구비한 액정표시장치의 단면을 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)에 있어, 하부기판인 어레이 기판(160)에는 다수의 게이트 배선(163)과 다수의 데이터 배선(172, 미도시)이 교차하여 화소영역(P)을 형성하고 있으며, 상기 각각의 화소영역(P) 내부에는 게이트 전극(165)과 게이트 절연막(168)과 반도체층(170)과 소스 및 드레인 전극(175, 177)으로 구성된 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있으며, 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(177)과 연결된 화소전극(35)이 상기 박막 트랜지스터(Tr) 위로 전면에 형성된 보호층(180) 위로 각 화소영역(P)별로 형성되어 있다.
다음, 상기 어레이 기판(160)과 대향되어 마주보며 상부기판인 컬러필터 기판(105)이 형성되어 있다. 상기 컬러필터 기판(105)은 투명한 기판(110) 하부에 상기 하부 어레이 기판(160)의 게이트 배선(163)과 데이터 배선(172, 미도시)에 대응하여 제 1 내지 제 3 개구부(118a, 118b, 118c)를 갖는 블랙매트릭스(117)가 형성되어 있으며, 또한 상기 어레이 기판(160)의 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복하는 제 1 내지 제 3 개구부(118a, 118b, 118c)에 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c)이 순차 반복적으로 형성되어 컬러필터층(125)을 형성하고 있으며, 상기 컬러필터층(125) 하부로 어레이 기판(160)상의 화소전극(185)과 마주보며 공통전극(135)이 전면에 형성되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(160)의 화소전극(185)과 컬러필터 기판(105)의 공통전극(135) 사이에 상기 화소전극(185)과 공통전극(135)에 인가되는 전압의 크기에 따라 상변이하는 액정층(195)이 구성되어 있으며, 도시하지 않았지만, 상기 두 기판(160, 135) 사이에 형성된 액정층(195)이 일정한 셀갭(gap)(d1, d2, d3)을 유지할 수 있도록 하기 위한 스페이서(미도시)가 구비되어 있다.
이때, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)에 있어, 상기 셀갭(d1, d2, d3)은 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(125a, 125b, 125c)마다 다르게 형성됨을 알 수 있다. 본 발명에 의해 컬러필터 기판(105)에 있어 녹색 컬러필터 패턴(125b)의 두께(t5)가 적색 및 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)의 두께(t4, t6)보다 0.2㎛ 내지 0.3㎛더 두껍게 형성됨으로써 적색 및 청색 컬러필터 패턴(125a, 125c)에 대응하는 셀갭(d1, d3)은 녹색 컬러필터 패턴(125b)에 대응하는 셀갭(d2)보다 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 높게 형성되었음을 알 수 있다. 이때 상기 셀갭(d1, d2, d3)은 액정층(195)의 두께로써 컬러필터 기판(105)의 공통전극(135) 표면에서 어레이 기판(160)의 화소전극(185) 표면까지 거리로써 정의되고 있으며, 도면에서 보는 바와 같이 d2 < d1,d3의 관계가 성립함을 알 수 있다.

본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러필터 기판에서는 녹색 컬러필터 패턴의 두께를 적색 및 청색 컬러필터 패턴의 두께보다 두껍게 형성함으로써 이를 이용하여 액정표시장치에 있어서 상기 녹색 컬러필터 패턴에 대응하는 녹색 화소의 투과율을 낮춤으로써 특정 화상 패턴의 표시에 발생하는 녹색화(greenish) 현상을 방지하여 표시품질을 높이는 효과가 있다.
또한, 녹색화 현상에 따른 불량을 저하시킴으로써 생산원가 절감의 효과를 갖는다.

Claims (6)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 다수의 순차 반복되는 제 1 내지 제 3 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와;
    상기 제 1 및 제 3 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 제 1 두께를 가지며 각각 형성된 적색 및 청색 컬러필터 패턴과;
    상기 제 2 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 가지며 형성된 녹색 컬러필터 패턴
    을 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 기판
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 두께는 제 1 두께보다 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 더 두꺼운 것이 특징인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 전면에 공통전극이 더욱 형성된 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 상부로 전면에 오버코트층이 더욱 형성된 액정표시장치용 컬러필터 기판.
  5. 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 다수의 화소영역을 정의하며 구비되는 다수의 게이트 배선 및 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구비된 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터와 연결되어 각 화소영역마다 형성되는 화소전극과;
    제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판 상에 다수의 순차 반복되며 하부의 화소영역과 각각 대응되는 제 1 내지 제 3 개구부를 가지며 형성되는 블랙매트릭스와;
    상기 제 1 및 제 3 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 제 1 두께를 가지며 각각 형성된 적색 및 청색 컬러필터 패턴과;
    상기 제 2 개구부 내에 주위의 블랙매트릭스와 일부 중첩하여 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 가지며 형성된 녹색 컬러필터 패턴과;
    상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴 하부로 전면에 형성된 공통전극과;
    상기 제 1, 2 기판 내의 공통전극과 화소전극 사이에 개재된 액정층을 포함 하여 구성됨으로써 녹색 컬러필터 패턴에 대응하는 화소영역 셀갭과 적색 및 청색 컬러필터 패턴에 대응하는 화소영역의 셀갭을 달리 구성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 두께는 제 1 두께보다 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 더 두꺼운 것이 특징인 액정표시장치용 컬러필터 기판.
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