KR20060026522A - 컬러필터 기판, 그 제조방법 및 액정표시 패널 - Google Patents

컬러필터 기판, 그 제조방법 및 액정표시 패널 Download PDF

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Abstract

컬러필터 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시 패널에 있어서, 상기 컬러필터 긱판은 적색/녹색/청색 표시영역을 구획하는 블랙매트릭스가 형성된 기판과 기판의 적색/녹색/청색 표시영역에 형성된 적색/녹색/청색 컬러필터부를 포함한다. 상기 기판 상에 형성되고, 상기 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2두께보다 큰 제3 두께를 갖는 오버코팅층과 공통전극층을 포함한다. 상술한 구성을 갖는 액정표시 패널은 그레이 스케일에 따른 색온도 변화의 방지 및 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

컬러필터 기판, 그 제조방법 및 액정표시 패널{COLOR FILTER PLATE, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
도 1은 그레이 스케일의 변화에 따른 색좌표의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버코팅층을 포함하는 컬러필터 기판의 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 도 2에 도시된 컬러필터 기판의 제조 방법을 나타내는 공정단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7에 도시된 컬러필터 기판을 포함하는 액정표시 패널을 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 102 : 블랙 매트릭스
104 : 적색 컬러필터부 106 : 녹색 컬러필터부
106 : 청색 컬러필터부 110 : 오버코팅층
114 : 공통전극층 120 : 컬러필터 기판
본 발명은 컬러필터 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시패널에 관한 것으로 보다 상세하게는 표시품질이 향상되는 컬러필터 기판, 그 제조방법 및 이를 갖는 액정표시 패널에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 박막 트랜지스터가 형성된 어레이 기판(Array Substrate) 및 대향 기판(Counter Substrate) 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(Electric Field)를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.
컬러 이미지를 표시하기 위하여, 상기 액정 표시 장치는 컬러 필터를 포함한다. 상기 액정 표시 장치는 적색 컬러필터부, 녹색 컬러필터부 및 청색 컬러 필터부를 갖는 복수개의 컬러필터유닛들을 포함한다. 상기 적색 컬러필터부, 상기 녹색 컬러필터부 및 상기 청색 컬러필터부를 통과한 광성분들은 각각 적색, 녹색 및 청색을 디스플레이한다. 상기 각각의 컬러 필터부들을 통과하는 광의 그레이 스케일(Gray-Scale)을 조절하여 상기 적색 광성분, 상기 녹색 광성분 및 상기 청색 광성분 각각의 강도(Intensity)를 조절한다. 상기 적색 광성분, 녹색 광성분 및 청색 광성분을 혼합하여 자연색을 디스플레이한다.
도 1은 그레이 스케일의 변화에 따른 색좌표의 변화를 나타내는 그래프이다. 상기 도 1의 가로축은 그레이 스케일을 나타내고, 세로축은 색좌표의 변화를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 상기 그레이 스케일(Gray-Scale)이 변하는 경우, 상기 컬 러필터에 입사되는 광의 색온도가 변화한다. 상기 색온도는 각각의 색에 대응하는 가상의 흑체에서의 복사온도를 나타낸다. 상기 그레이 스케일이 높은 경우, 상기 액정표시패널에 인가되는 전압에 대해 Gamma전압조정을 통하여 상기 색온도의 보정이 가능하다. 그러나, 상기 그레이 스케일이 낮은 경우, 상기 색좌표의 오차가 급격하게 증가하여 상기 액정표시패널의 구동변화만으로는 상기 색온도를 보정할 수 없다. 또한, 상기 액정표시장치의 색재현성이 급격히 감소된다.
그리고, 액정표시장치에서는 적색 컬러필터부, 상기 녹색 컬러필터부 및 상기 청색 컬러필터부는 각각 광투과도의 차이를 갖고 있기 때문에 그레이 스케일에 따라 색온도가 큰 차이를 갖는 문제점을 갖는다.
이러한 그레이 스케일에 따른 색온도 변화를 극소화시키기 위해 상기 적색 컬러필터부, 상기 녹색 컬러필터부 및 상기 청색 컬러필터부의 두께를 각각 조정하여 상기 컬러필터부들 간에 광투과도를 균일하게 하는 방법이 제시되었다. 그러나 상기 적색 컬러필터부, 상기 녹색 컬러필터부 및 상기 청색 컬러필터부의 두께를 조정하는 방법은 색순도가 달라지는 문제점을 초래하여 색재현성이 감소되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 액정표시장치의 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화가 방지되는 구조를 갖는 컬러필터 기판을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 상술한 컬러필 터 기판 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화가 방지되어 표시품질이 향상되는 액정표시장치의 액정표시 패턴을 제공하는데 있다.
상기 제1 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판에 있어서, 상기 컬러필터 기판은 적색 표시영역, 녹색 표시영역 및 청색 표시영역을 갖는 기판과 상기 기판의 적색, 녹색 및 청색 표시영역 각각에 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터부를 포함한다. 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터부를 커버하고, 상기 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 상기 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는 오버코팅층을 포함하는 컬러필터 기판를 포함한다.
따라서, 상술한 구성을 갖는 컬러필터 기판은 상기 적색/녹색/청색 컬러필터부의 두께 조정 없이 상기 컬러필터부의 광 투과도를 균일하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화를 방지할 수 있다.
상기 제2 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판의 제조방법에 있어서, 먼저 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 표시영역을 구획하는 블랙매트릭스를 형성한 후 상기 기판의 적색, 녹색 및 청색 표시영역에 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부를 형성한다. 이어서, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부가 형성된 기판 상에 상기 적색 표시영역에서 제1두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에 서 제1두께보다 큰 제2두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2두께보다 큰 제3두께를 갖는 오버코팅층을 형성한다. 이후, 상기 오버코팅층 상에 공통전극층을 형성하여 컬러필터 기판을 완성한다.
상술한 컬러필터 기판의 제조 방법은 오버코터제의 도포 특성을 이용하여 적색/녹색/청색 컬러필터부 상에 형성되는 오버코팅층의 두께의 달리 형성할 수 있기 때문에 색온도의 변화를 초래하지 않는 컬러필터 기판을 형성할 수 있다. 또한, 추가 공정을 수행하지 않고, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부 상에 서로 다른 두께를 갖는 오버코팅층을 형성할 수 있으므로 제조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 제3 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 액정표시 패널에 있어서, 상기 장치는 적색/녹색/청색 컬러 필터부와, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부를 커버하고, 상기 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는 오버코팅층 및 상기 오버코팅층 상에 형성된 공통전극층을 포함하는 컬러필터 기판을 포함한다. 상기 컬러필터 기판과 대향하게 배치되고, 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소전극을 포함하는 어레이 기판을 포함한다. 그리고, 상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판사이에 개재되며, 상기 공통전극층과 상기 화소전극과의 전압차에 의해 투과율을 변화하는 액정층을 포함한다.
따라서, 상술한 구성을 갖는 액정표시장치는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부 상에 서로 다른 두께를 갖는 오버코팅층을 포함하고 있어 그레이 스케일에 따른 색 온도 변화의 방지 및 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 컬러필터 기판은 상기 적색/녹색/청색 컬러필터부 간에 광투과도 차이를 균일하게 유지시키고, 서로 다른 두께를 갖는 오버코팅층을 포함한다.
상기 오버코팅층은 투명 기판의 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 투명 기판의 녹색 표시영역에서 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는다. 여기서, 상기 투명 기판의 적색 표시영역은 적색 컬러필터부가 형성된 영역이고, 녹색 표시영역은 녹색 컬러필터부가 형성된 영역이고, 청색 표시영역은 청색 컬러필터부가 형성된 영역이다.
즉, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부 중에서 광투과도가 첫 번째로 우수한 청색 컬러필터부에는 제3 두께를 갖는 오버코팅층을 형성하고, 광투과도가 두 번째로 우수한 녹색 컬러필터부에는 제2 두께를 갖는 오버코팅층을 형성하고, 광투과도가 세 번째로 우수한 적색 컬러필터부에는 제1 두께를 갖는 오버코팅층을 형성한다.
또한, 상기 오버코팅층의 두께는 ｜제1 두께-제2 두께｜≥ 500Å, ｜제2두께-제 3두께｜≥ 500Å 및 ｜제3 두께-제1 두께｜≥ 500Å의 조건을 만족해야 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 조건은 적색/녹색/청색 컬러필터부와 광 투과도의 차이와 오버코팅층의 두께에 따른 광투과도의 차이를 적용하여 산출한 것이고, 상기 두께 조건을 만족하지 않으면, 오버코팅층이 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부 간에 광 투과도가 균일하지 않는 문제점이 발생한다.
상기 오버코팅층의 형성은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부가 형성된 기판 상 에 오버코터제를 연속적으로 도포한 후 베이킹 공정을 수행하여 형성한다. 상기 오버코터제는 예컨대 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 계면활성제를 포함하는 폴리이미드계 수지, 계면활성제를 포함하는 에폭시계 수지 등을 예를 들 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같은 방법으로 형성된 오버코팅층은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부 상에서 서로 다른 두께를 갖는데 그 이유는 상기 오버코터제가 상기 적색/녹색/청색 컬러필터부 각각에 대하여 표면 친화도가 서로 다르기 때문이다.
즉, 상기 오버코터제와 표면친화력이 첫 번째로 높은 청색 컬러필터부에서 가장 두꺼운 제3 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되고, 표면친화력이 두 번째로 높은 녹색 컬러필터부에서 그 다음 두꺼운 제2 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되며, 표면친화력이 제일 낮은 적색 컬러필터부에서 제1 두께를 갖는 오버코팅층이 형성된다.
따라서, 상기 적색/녹색/청색 컬러필터부가 형성된 기판 상에 오버코팅층은 각각의 컬러 필터부의 광 투과도를 균일하게 유지시킬 수 있어 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버코팅층을 포함하는 컬러필터 기판의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 컬러필터 기판(120)은 적색/녹색/청색 표시영역을 구획하는 블랙매트릭스(Black Matrix, 102)가 형성된 투명 기판(100)과 상기 투명 기판의 적색, 녹색 및 청색 표시영역에 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108)와 상기 적색/녹색/청색 컬러필터부가 형성된 투명 기판 상에 형성되 고, 상기 적색 표시영역에서 제1 두께(H1)를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 제1두께보다 큰 제2 두께(H2)를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2 두께보다 큰 제 3두께(H3)를 갖는 오버코팅층(110) 및 상기 오버코팅층 상에 형성된 공통전극층(114)을 포함한다.
상기 투명 유리기판은 투과영역(도시되지 않음)과 차광영역(도시되지 않음)으로 구분된다. 상기 투과영역은 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터부(104,106,108)가 형성되는 적색, 녹색 및 청색 표시영역으로 액정의 배열을 조절하여 영상을 표시할 수 있는 영역에 해당한다. 차광 영역은 액정의 배열을 조절 할 수 없는 광이 차단되는 영역으로 블랙 매트릭스(102)가 존재하는 영역이다.
블랙 매트릭스(102)는 차광 영역에 구비되어 액정을 제어할 수 없는 영역을 통과하는 광을 차단하여 화질을 향상시키는 역할을 한다. 일반적으로 상기 블랙 매트릭스는 검은색 안료를 갖는 포토레지스트 패턴이다.
적색 컬러필터부(104)는 블랙 매트릭스(102)가 형성된 기판(100)의 적색 표시영역상에 형성되어 적색파장의 광만을 선택적으로 투과시킨다. 일반적으로 상기 적색 컬러필터부는 적색 안료를 갖는 포토레지스트 패턴이다.
녹색 컬러필터부(106)는 블랙 매트릭스(102)가 형성된 기판(100)의 녹색 표시영역 상에 형성되어 그린 파장의 광만을 선택적으로 투과시킨다. 일반적으로 상기 녹색 컬러필터부는 녹색 안료를 갖는 포토레지스트 패턴이다.
청색 컬러필터부(104)는 블랙 매트릭스(102)가 형성된 기판(100)의 청색 표시영역 상에 형성되어 청색 파장의 광만을 선택적으로 투과시킨다. 일반적으로 상 기 청색 컬러필터부는 청색 안료를 갖는 포토레지스트 패턴이다.
오버코팅층(110)은 상기 블랙 매트릭스(102) 및 상기 적색/녹색/청색 컬러필터부들에 의한 단차를 제거하는 동시에 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터부(104,106,108)의 광투과도를 균일하게 하는 유기막이다. 상기 오버코팅층(110)을 형성하기 위해 사용되는 오버코터제는 예컨대 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 계면활성제를 포함하는 폴리이미드계 수지, 계면활성제를 포함하는 에폭시계 수지 등을 예를 들 수 있다.
그리고, 오버코팅층(110)은 투명 기판(100)의 적색 표시영역에서 제1두께를 갖고, 상기 투명 기판의 녹색 표시영역에서 제1두께보다 큰 제2두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는다. 여기서, 상기 투명 기판의 적색 표시영역은 적색 컬러필터부(104)가 형성된 영역이고, 녹색 표시영역은 녹색 컬러필터부(106)가 형성된 영역이고, 청색 표시영역은 청색 컬러필터부(108)가 형성된 영역에 해당한다.
즉, 상기 오버코팅층은 적색, 녹색, 청색 컬러 필터부(104,106,108) 중에서 광투과도가 첫 번째로 우수한 청색 컬러필터부(108)에서 제3 두께로 형성되고, 광투과도가 두 번째로 우수한 녹색 컬러필터부(106)에서 제2 두께로 형성되고, 광투과도가 세 번째인 적색 컬러필터부(104)에서 제1 두께로 형성된다.
또한, 바람직하게는 상기 오버코팅층의 두께는 ｜제1 두께-제2 두께｜≥ 500Å, ｜제2 두께-제3 두께｜≥ 500Å 및 ｜제3 두께-제 1두께｜≥ 500Å의 조건을 만족해야 한다. 따라서, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108)가 형성된 투 명기판(100) 상에 형성된 오버코팅층(110)은 각각의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108)의 광 투과도를 균일하게 유지시킬 수 있어 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화를 효과적으로 방지한다.
공통전극층(114)은 오버코팅층(110) 상에 배치되며, 광 차단 영역에는 존재하지 않는다. 상기 공통전극층은 투명 도전성 물질을 증착하여 형성한다. 상기 투명 도전성 물질은 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZO(Zinc Oxide)등을 들 수 있다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만, 상기 기판의 광차단 영역에 해당하는 오버터코막(110) 상에는 셀 갭을 일정하게 유지하고, 외부로부터의 충격 또는 내부에서 발생되는 응력을 흡수하는 칼럼 스페이서 또는 비드 스페이서등이 존재한다.
상술한 구성을 갖는 컬러필터 기판(120)은 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108)의 두께 조정 없이 상기 각각의 컬러필터부의 광 투과도를 균일하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화를 방지할 수 있다.
실시예 1
도 3 내지 도 7은 본 발명의 도 2에 도시된 컬러필터 기판의 제조 방법을 나타내는 공정단면도들이다.
도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 블랙 메트릭스(102)를 형성한다.
이를 구체적으로 설명하면, 영상이 표시되는 광투과영역(적색/녹색/청색 표시영역) 및 광을 차단하는 차광영역을 포함하는 기판(100)을 마련한 후 블랙 포토 레지스트를 슬릿 코팅(Slit Coating) 공정 또는 스핀 코팅(Spin Coating) 공정으로 도포한다. 여기서, 블랙 포토레지스트는 노광된 부분이 현상에 의해 제거되는 포지티브 포토레지스트(Positive Photoresist) 또는 노광된 부분이 잔류하는 네가티브 포토레지스트(Negative Photoresist)를 포함한다.
이어서, 마스크(도시되지 않음)를 이용하여 상기 도포된 블랙 포토레지스트를 자외선(Ultraviolet, UV)에 노광한다. 이때, 상기 자외선이 조사된 부분의 블랙 포토레지스트의 분자 결합이 끊어져서 광 투과 영역 내의 블랙 포토레지스트의 분자량이 감소한다. 상기 자외선이 투과되지 않는 부분인 차광 영역의 블랙 포토레지스트는 고분자 상태를 유지한다. 이어서 블랙 포토레지스트를 현상(Developing) 및 세정하여 기판의 차광 영역에 존재하는 블랙 매트릭스(102)를 형성한다.
도 4를 참조하면, 블랙 매트릭스(102)가 형성된 기판(100) 상에 적색/녹색/청색 컬러필터부(104,106,108)를 각각 형성한다
이를 구체적으로 설명하면, 먼저 상기 기판 상에 적색안료를 포함하는 적색 포토레지스트를 슬릿 코팅(Slit Coating) 공정 또는 스핀 코팅(Spin Coating) 공정으로 도포한다. 여기서, 적색 포토레지스트는 노광된 부분이 현상에 의해 제거되는 포지티브 포토레지스트(Positive Photoresist)이다. 이어서, 상기 기판에 도포된 적색 포토레지스트를 자외선(Ultraviolet, UV)을 이용한 선택적 노광공정을 수행한다. 이후 상기 적색 포토레지스트를 현상(Developing),세정 및 베이킹 공정을 수행하여 적색 컬러필터부(104)를 형성하였다.
그리고, 상기 적색 컬러필터부를 형성하는 방법과 동일한 방법으로 녹색 안 료를 포함하는 녹색 포토레지스트를 이용하여 녹색 컬러필터부(106)를 형성하고, 청색 안료를 포함하는 청색 포토레지스트를 이용하여 청색 컬러필터부(108)를 형성한다. 이후, 적색/녹색/청색 컬러필터부(104,106,108)를 형성한 후 UV 세정장치를 이용하여 상기 컬러필터부에 잔류하는 이물질들을 제거하는 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 UV 세정공정은 약 3500mJ 이하의 자외선을 조사하여 수행한다. 본 실시예 1의 UV 세정공정은 약 1000mJ의 자외선을 조사한다.
도 5를 참조하면, 블랙 메트릭스(102) 및 적색/녹색/청색 컬러필터부(104,106,108)이 형성된 기판 상에 투명의 오버코터제를 약 15000Å의 두께로 전면 도포한다. 이후 약 200 내지 250℃에서 베이킹 처리하여 청색 컬러필터부(108)에서 18500Å의 두께를 갖고, 녹색 컬러필터부(106)에서 16000Å의 두께를 갖고, 적색 컬러필터부(104)에서 14300Å의 두께를 갖는 오버코팅층을 형성하였다. 상기 오버코터제는 예컨대 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지, 계면활성제를 포함하는 폴리이미드계 수지, 계면활성제를 포함하는 에폭시계 수지등을 예를 들 수 있다. 본 실시예1 에서는 폴리이미드계 및 에폭시계 폴리머 수지를 사용한다. 상기 오버코팅층의 두께는 하기하는 수학식 식 1, 2, 3에 기재된 조건을 만족한다.
Figure 112004042514408-PAT00001
Figure 112004042514408-PAT00002
Figure 112004042514408-PAT00003
상술한 두께 조건을 만족하는 오버코팅층(110)은 각각의 적색/녹색/청색 컬러필터부(104,106,108)의 광 투과도를 균일하게 유지시킬 수 있어 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화를 효과적으로 방지한다.
도 6을 참조하면, 오버코팅층(110)이 형성된 기판(100)의 전면에 투명한 도전성 물질인 ITO을 스퍼터링 증착하여 약 1300Å의 두께를 갖는 ITO를 전면도포한다. 이후 약 240℃에서 어닐링 처리하여 ITO막을 형성한 후 차광 영역에 대응하는 상기 ITO막을 선택적으로 제거하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108)상부에 존재하는 공통 전극(114)을 형성하였다.
도 7을 참조하면, 상기 공통전극층이 형성된 기판 상에 컬럼 스페이서 형성용 유기막을 도포한 후 노광/현상/세정/베이킹 공정을 수행하여 상기 약 3.5㎛의 높이를 갖는 컬럼 스페이서(116)를 형성하였다.
따라서, 기판(100), 블랙 매트릭스(102), 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108), 오버코팅층(110), 공통 전극(114) 및 컬럼 스페이스를 포함하는 컬러필터 기판(120)이 완성되었다.
실시예 2
약 1000mJ 자외선 세정 대신에 약 2000mJ의 자외선 세정공정을 수행하는 것 을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터 기판을 형성하였다. 그 결과 청색 컬러필터부에서 16500Å의 두께를 갖고, 녹색 컬러필터부에서 15500Å의 두께를 갖고, 적색 컬러필터부에서 14400Å의 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되었다.
실시예 3
약 1000mJ 자외선 세정 대신에 약 3000mJ의 자외선 세정공정을 수행하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터 기판을 형성하였다. 그 결과 청색 컬러필터부(108)에서 16000Å의 두께를 갖고, 녹색 컬러필터부(106)에서 11530Å의 두께를 갖고, 적색 컬러필터부(104)에서 14700Å의 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되었다.
실시예 4
자외선 세정공정을 수행하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터 기판을 형성하였다. 그 결과 청색 컬러필터부에서 20300Å의 두께를 갖고, 녹색 컬러필터부에서 16200Å의 두께를 갖고, 적색 컬러필터부(104)에서 14000Å의 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되었다.
실시예 5
약 2000mJ의 자외선 세정공정 및 계면활성제 200ppm를 포함하는 오버코터제를 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터 기판을 형 성하였다. 그 결과 청색 컬러필터부에서 17000Å의 두께를 갖고, 녹색 컬러필터부에서 15500Å의 두께를 갖고, 적색 컬러필터부(104)에서 13500Å의 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되었다.
비교 실시예 1
에폭시계 아크릴 폴리머 수지를 오버코터제로 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 컬러필터 기판을 형성하였다. 그 결과 청색 컬러필터부에서 15300Å의 두께를 갖고, 녹색 컬러필터부에서 15400Å의 두께를 갖고, 적색 컬러필터부(104)에서 15500Å의 두께를 갖는 오버코팅층이 형성되었다.
상술한 실시예 1 내지 5 및 비교 실시예 1,2에 도시된 결과와 같이 상기 오버코팅층은 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부(104,106,108)의 표면에 존재하는 불순물의 량과 사용되는 오버코터제와 적색/녹색/청색 컬러필터부 각각의 친화도에 따라 그 형성되는 두께가 서로 다름을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7에 도시된 컬러필터 기판을 포함하는 액정표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 액정표시 패널(200)은 컬러필터 기판(120), 어레이 기판(180), 액정층(190)을 포함한다.
컬러필터 기판은 도 2 및 실시예 1에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.
어레이 기판은(180)은 기판(150), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 149), 소오스 라인(148a'), 게이트 라인(148b'), 게이트 절연막(156), 패시베이션막(146), 유기막(144) 및 화소 전극(142)을 포함한다.
박막 트랜지스터(149)는 기판(150) 형성되며 소오스 전극(148a), 게이트 전극(148b), 드레인 전극(148c) 및 반도체층 패턴을 포함한다. 구동회로(도시되지 않음)는 데이터 전압을 출력하여 소오스 라인(148a')을 통해서 상기 소오스 전극(148a)에 전달하고, 선택 신호를 출력하여 게이트 라인(148b')을 통해서 상기 게이트 전극(148b)에 전달한다. 상기 반도체층 패턴은 상기 게이트 절연막(156) 상에 배치되며, 게이트 전극(148b)에 상기 선택 신호가 인가되면, 소오스 전극(148a)과 드레인 전극(148c) 사이에 상기 반도체층 패턴을 통해 전류가 흐른다.
스토리지 커패시터(도시되지 않음)는 기판(150) 상에 형성되어 공통 전극과 화소 전극 사이의 전위차를 유지시켜준다. 스토리지 캐패시터(도시되지 않음)는 전단 게이트 방식 또는 독립 배선 방식이다.
게이트 절연막(156)은 게이트 전극(148b) 및 게이트 라인(148b')이 형성된 기판(150)의 전면에 배치되어 게이트 전극(148b)을 소오스 전극(148a) 및 드레인 전극(148c)과 전기적으로 절연한다. 게이트 절연막(156)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다.
패시베이션막(146)은 박막 트랜지스터(149)가 형성된 기판(150) 상의 전면에 배치되고, 드레인 전극(148c)의 일부를 노출하는 개구부를 포함한다. 패시베이션막(156)은 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다.
유기막(144)은 패시베이션막(146)의 전면에 배치되고, 드레인 전극(148c)의 일부를 노출하는 비어홀을 포함한다. 패시베이션막(156) 및 유기막(144)은 상기 박막 트랜지스터(149)를 상기 화소 전극(142)과 절연한다. 유기막(144)에 의해 상기 액정층(190)의 두께가 조절된다. 유기막(144)은 박막 트랜지스터(149), 소오스 라인(148a'), 게이트 라인(148b') 등이 배치되어 서로 다른 높이를 갖는 기판(150)의 표면을 평탄화 하는 역할도 한다. 이때, 유기막(144)은 서로 다른 셀 갭을 가질 수도 있으며, 유기막(144)의 상부 표면은 다수의 오목부(Recess) 및 비드록부(Protrusion)를 가질 수도 있다.
화소 전극(142)은 상기 유기막(144) 상의 화소 영역(170) 및 드레인 전극(148c)을 노출하는 개구부의 내면 상에 형성되어 상기 드레인 전극(148c)과 전기적으로 연결된다. 화소 전극(142)은 공통 전극과의 사이에 인가된 전압에 의해 액정층(190) 내의 액정을 제어하여 광의 투과도를 조절한다. 화소 전극(142)은 투명한 도전성 물질인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 아연(Zinc Oxide, ZO) 등을 포함한다. 이때, 유기막(144)의 일부 또는 화소 전극(142)의 일부 상에 외부광을 반사시키는 반사 전극(도시되지 않음)이 배치될 수도 있다. 화소 전극(142)은 유기막(144)과 상기 패시베이션막(146)의 사이에 배치될 수도 있다. 상기 구동 회로(도시되지 않음)는 박막 트랜지스터(149)를 통해서 화소 전극(142)에 데이터 전압을 제공하여 공통 전극(114)과 화소 전극(142)의 사이에 전계를 형성한다.
액정층(190)은 컬러필터 기판(120) 및 어레이 기판(180) 사이에 배치되어 씰(Seal, 도시되지 않음)에 의해 밀봉된다. 액정층(190) 내의 액정은 수직 배향 (Vertical Alignment, VA), 패턴화된 수직배향(PVA; Patterened Vertical Alignment), 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN), 엠티엔 배향(Mixed Twisted Nematic, MTN) 또는 호모지니우스(Homogeneous) 배향 모드 등 다양한 모드로 배열된다. 특히, 상기 액정층이 패턴화된 수직배향(PVA; Patterened Vertical Alignment) 모드를 채용하는 경우에는 상기 어레이 기판의 화소전극과 컬러필터 기판의 공통전극은 단위 화소 영역에서 다수의 도메인을 정의하기 위해 부분적으로 패터닝되는 것은 자명하다.
물론, 액정을 배향하기 위하여 컬러필터 기판(120) 및 어레이 기판(180)의 표면에 배향막(도시되지 않음)을 형성하고, 배향막(도시되지 않음)의 표면을 일정한 방향으로 러빙(Rubbing)하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 각각의 컬러필터부에서 서로 다른 두께를 갖는 오버코팅층을 포함하는 컬러필터 기판은 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부의 두께 조정 없이 상기 컬러필터부의 광 투과도를 균일하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 그레이 스케일에 따른 색온도의 변화를 방지할 수 있다.
또한, 상술한 컬러필터 기판의 제조방법은 오버코터제의 도포 특성을 이용하여 적색, 녹색 및 청색 컬러필터부 상에 형성되는 오버코팅층의 두께의 달리 형성할 수 있기 때문에 색온도의 변화를 초래하지 않는 컬러필터 기판을 형성할 수 있다. 그리고, 추가 공정 없이 적색/녹색/청색 컬러필터부 상에 서로 다른 두께를 갖는 오버코팅층을 형성할 수 있으므로 제조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 적색 표시영역, 녹색 표시영역 및 청색 표시영역을 갖는 기판;
    상기 적색, 녹색 및 청색 표시영역 각각에 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터부; 및
    상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터부를 커버하고, 상기 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 상기 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는 오버코팅층을 포함하는 컬러필터 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오버코팅층 상에 형성된 공통전극층을 더 포함하는 컬러필터 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오버코팅층은 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지 또는 이들의 혼합물로 형성된 막인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 오버코팅층은 계면활성제를 포함하는 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지 및 이들의 혼합물로 형성된 층인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오버코팅층의 두께는 ｜제1두께-제2두께｜≥ 500Å, ｜제2두께-제3두께｜≥ 500Å 및 ｜제3두께-제1두께｜≥ 500Å의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
  6. 기판 상에 적색 표시영역, 녹색 표시영역 및 청색 표시영역을 구획하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 기판의 적색, 녹색, 청색 표시영역에 적색, 녹색, 청색 컬러 필터부를 형성하는 단계;
    상기 적색, 녹색, 청색컬러 필터부가 형성된 기판 상에 상기 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는 오버코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 오버코팅층 상에 공통전극층을 형성하는 단계를 포함하는 컬러필터 기판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터부 형성 이후 3500mJ 이하의 자외선을 조사하는 자외선 세정단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 오버코팅층은 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지 또는 이들의 혼합물을 도포하여 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 오버코팅층은 계면활성제를 포함하는 폴리이미드계 수지, 에폭시계 수지 또는 이들의 혼합물을 도포하여 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 오버코팅층을 ｜제1두께-제2두께｜≥ 500Å, ｜제2두께-제3두께｜≥ 500Å 및 ｜제3두께-제1두께｜≥ 500Å의 조건을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
  11. 적색, 녹색, 청색 컬러 필터부와, 상기 적색, 녹색, 청색 컬러 필터부를 커버하고, 상기 적색 표시영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 녹색 표시영역에서 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖고, 상기 청색 표시영역에서 제2 두께보다 큰 제3 두께를 갖는 오버코팅층 및 상기 오버코팅층 상에 형성된 공통전극층을 포함하는 컬러필터 기판;
    상기 컬러필터 기판과 대향하게 배치되고, 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소전극을 포함하는 어레이 기판; 및
    상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판사이에 개재되며, 상기 공통전극층과 상기 화소전극과의 전압차에 의해 투과율을 변화하는 액정층을 포함하는 액정표시패널.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액정층은 수직배향(VA; Vertical Alignment) 모드를 채용하는 것을 특징으로 하는 액정표시 패널.
  13. 제11항에 있어서, 상기 어레이 기판의 화소전극과 컬러필터 기판의 공통전극은 단위 화소 영역에서 다수의 도메인을 정의하기 위해 부분적으로 패터닝되고,
    상기 액정층은 패턴화된 수직배향(PVA; Patterened Vertical Alignment) 모드를 채용하는 것을 특징으로 하는 액정표시 패널.
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