KR20060086644A

KR20060086644A - 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법

Info

Publication number: KR20060086644A
Application number: KR1020050007510A
Authority: KR
Inventors: 고재경; 김현진; 박태규; 한상훈
Original assignee: 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-08-01
Also published as: KR100701669B1

Abstract

본 발명은 균일한 셀갭을 유지할 수 있는 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법에 관한 것이다. 이 방법은, 블랙 매트릭스가 구비된 컬러필터 기판 상에 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 블랙 매트릭스와 대응되는 컬러필터층 부분 상에 안료 씨드를 각각 형성하는 단계; 상기 안료 씨드를 포함한 컬러필터층 상에 감광성 유기막을 형성하는 단계; 상기 감광성 유기막의 상부에 상기 안료 씨드와 대응되는 부분에 불투과부를 구비한 마스크를 배치시키는 단계: 상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 유기막을 노광하는 단계; 및 상기 노광공정이 완료된 감광성 유기막을 현상하여, 상기 안료 씨드를 포함한 기저부와, 상기 기저부의 상부로 단차지게 얹혀져 복층구조를 이루며, 기저부보다 작은 크기의 돌출부를 구비하는 컬럼 스페이서를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

액정패널의 컬러필터 기판 제조방법{Method for fabricating color filter substrate in liquid crystal display panel}

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.

도 2는 도 1b의 A부분에 대한 평면도.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 컬러필터 기판을 포함하는 액정패널을 나타내는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 컬러필터 기판 31: 블랙 매트릭스

32: 청색(B) 컬러필터층 33: 적색(R) 안료 씨드

34: 녹색(G) 안료 씨드 35: 감광성 유기막

36: 마스크 36a: 투과부

36b: 불투과부 35a: 기저부

35b: 돌출부 37: 컬럼 스페이서

본 발명은 액정표시장치(LCD)용 컬러필터 기판의 제조방법에 관한 것이고, 특히, 균일한 셀갭을 유지할 수 있는 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 투명전극이 형성된 두 장의 기판 사이에 수 개의 액정 분자들로 구성된 액정층을 개재시킨 후, 상기 투명전극들 사이에서 일어나는 전계에 의하여 액정 분자들의 배열을 변화시켜 빛의 투과량이 제어되도록 하는 것에 의해 소정의 화상을 표시하는 장치이다.

이러한 액정표시장치에 있어서, 응답속도, 대비비, 시야각, 휘도 균일성 등의 특성은 액정층의 두께, 즉, 셀 갭과 밀접한 관련을 갖기 때문에, 액정표시장치의 화면품위를 향상시키기 위해서는 균일한 셀 갭을 유지시키는 것이 매우 중요하다. 특히, 액정표시장치가 대면적화 및 고품질화 되어가는 추세에서, 균일한 셀 갭의 유지는 더욱 중요시되고 있다. 현재 셀 갭 유지를 위한 방법으로서, 상부기판인 컬러필터 기판에 컬럼 스페이서(column spacer)를 형성하는 방법이 제안되었다. 이러한 컬럼 스페이서는 수지 등을 패터닝함으로써 형성된다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(11)가 형성된 컬러필터 기판(10) 상에 임의의 순서로 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 안료(도시안됨)를 도포한 후, 각 각의 안료를 선택적으로 노광 및 현상하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각의 컬러필터층(12)을 형성한다. 이때, 도 1a에 도시한 컬러필터층(12)은 청색(B) 컬러필터층 부분을 나타낸다. 이어서, 이 컬러필터층(12) 상에 오버코팅층(13)을 형성한다. 한편, 오버코팅층(13) 상에는 공통전극(도시안됨)이 형성되는 것으로 이해될 수 있다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 공통전극 상에 감광성 유기막(14)을 형성한 다음, 이 감광성 유기막(14)의 상부에 하프톤(half tone) 마스크(15)를 배치시킨다. 하프톤 마스크(15)는 빛을 통과시키는 투과부(15a), 빛을 차단시키는 불투과부(15c), 및 투과부(15a)보다 낮고, 불투과부(15c)보다 높은 강도의 빛을 통과시키는 반투과부(15b)를 포함한다. 이러한 하프톤 마스크(15)의 상부에서 빛을 조사하여, 투과부(15a)에 대응되는 감광성 유기막(14) 부분을 높은 강도의 빛으로 노광시키고, 반투과부(15b)에 대응되는 부분을 낮은 강도의 빛으로 노광시키며, 불투과부(15c)에 대응되는 부분은 빛을 차단시킨다.

한편, 도 2는 도 1b의 하프톤 마스크(15)의 일부인 A 부분을 확대하여 도시한 일부 평면도로서, 상기 하프톤 마스크(15)는 빛을 차단하는 불투과부(15c)와, 이의 가장자리를 두르며 보다 낮은 강도의 빛을 통과시키는 반투과부(15b)와, 그 외의 영역을 이루며 높은 강도의 빛을 통과시킬 수 있는 투과부(15a)를 포함한다.

도 1c에 도시한 바와 같이, 하프톤 마스크(15)를 제거한 후, 상기 노광공정이 완료된 감광성 유기막(14)을 현상한다. 이 현상공정이 완료됨에 따라, 투과부(15a)에 대응되는 부분의 감광성 유기막 부분은 완전히 제거되고, 반투과부(15b)에 대응되는 부분은 일정 두께로 남도록 제거되며, 불투과부(15c)에 대응되는 부분은 거의 제거되지 않는다. 따라서, 공통전극 상에 위치하는 기저부(14a)와, 이의 상부로 단차지게 얹혀져 복층구조를 이루며, 상기 기저부(14a)보다 작은 크기의 돌출부(14b)를 포함하는 컬럼 스페이서(16)가 형성된다. 여기서, 기저부(14a)의 바닥 면적은 30 ×30㎛ 보다 크고, 돌출부(14b)의 말단 면적은 10 ×10㎛ 보다 작다.

상기 컬럼 스페이서(16)가 형성된 컬러필터 기판(10)은, 도면에 도시하지는 않았지만, 복수의 게이트라인과 데이터라인이 수직 교차하도록 배열되고, 각 화소마다 박막트랜지스터 및 화소전극이 구비된 어레이 기판과 액정층의 개재하에 합착된다. 이때, 컬럼 스페이서(16)의 돌출부(14b) 말단 부분이 어레이 기판과 접하게 되는데, 돌출부(14b)의 말단 면적이 10 ×10㎛ 보다 작기 때문에, 이 부분의 탄성 및 압력에 대한 복원력이 우수하다. 또한, 돌출부(14b)의 크기가 작아서 발생할 수 있는 파손의 단점을 기저부(14a)의 바닥 면적을 크게 함으로써 방지할 수 있다. 즉, 돌출부(14b)의 크기를 작게 하여 탄성은 배가 시키면서, 기저부(14a)의 크기를 크게 하여 강도를 높일 수 있는 스페이서가 상기 복층구조의 컬럼 스페이서(16)이다.

그러나, 이러한 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법에 있어서는, 복층구조의 컬럼 스페이서(16) 형성 시에, 기저부(14a) 및 돌출부(14b)의 크기 및 높이가 하프톤 마스크(15)의 투과부(15a), 반투과부(15b) 및 불투과부(15c)에 의해 조절되는데, 이들의 간격을 조절하는 것이 용이하지 않아, 기저부(14a) 및 돌출부(14b)의 면적 및 높이를 조절하는데 어려움이 따르는 문제가 있다. 특히, 돌출부(14b)의 크기가 작고, 돌출부(14b)와 기저부(14a)간의 높이차가 클 경우, 패널 합착 공정중에 돌출부(14b)가 크게 눌려 탄성을 잃어 복원이 안될 수가 있고, 돌출부(14b)의 크기가 크고, 돌출부(14b)와 기저부(14a)간의 높이차가 작을 경우, 복층구조를 갖는 컬럼 스페이서(16)의 장점인 복원력 및 고강도 특성을 상실하게 되어, 결국 셀 갭을 균일하게 유지하기가 어려워진다.

따라서, 본 발명은 선행기술에 따른 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법에 내재되었던 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 우수한 복원력과 고강도를 갖는 컬럼 스페이서를 제작함으로써, 균일한 셀 갭을 유지할 수 있는 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일면에 따라, 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법이 제공되고: 이 방법은, 블랙 매트릭스가 구비된 컬러필터 기판 상에 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 블랙 매트릭스와 대응되는 컬러필터층 부분 상에 안료 씨드를 각각 형성하는 단계; 상기 안료 씨드를 포함한 컬러필터층 상에 감광성 유기막을 형성하는 단계; 상기 감광성 유기막의 상부에 상기 안료 씨드와 대응되는 부분에 불투과부를 구비한 마스크를 배치시키는 단계: 상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 유기막을 노광하는 단계; 및 상기 노광공정이 완료된 감광성 유기막을 현상하여, 상기 안료 씨드를 포함한 기저부와, 상기 기저부의 상부로 단차지게 얹혀져 복층구조를 이루며, 기저부보다 작은 크기의 돌출부를 구비하는 컬 럼 스페이서를 형성하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 안료 씨드의 높이는 1~2 ㎛이다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(31)가 형성된 컬러필터 기판(30) 상에 청색(B) 안료(도시안됨)를 도포한 후, 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 청색(B) 컬러필터층(32)을 형성한다. 이어서, 그로부터 얻어지는 결과물 상에 적색(R) 안료(도시안됨)를 도포한 후, 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 청색(B) 컬러필터층(32) 상에 적색(R) 안료 씨드(33)를 형성한다. 그런다음, 결과물 상에 녹색(G) 안료(도시안됨)를 도포한 후, 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 녹색(G) 안료 씨드(34)를 형성한다. 각각의 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)는 블랙 매트릭스(31)와 대응되는 컬러필터층(32) 부분 상에 교번적으로 형성된다.

여기서, 상기 청색(B), 적색(R) 및 녹색(G) 안료는 모두 1~2 ㎛의 두께로 도포된다. 이에 따라, 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)의 높이는 1~2 ㎛가 되고, 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)의 폭은 이들의 노광 공정에서 사용되는 마스크에 의해 원하는 크기로 자유롭게 조절될 수 있다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)를 포함한 청색(B) 컬러필터층(32) 상에 감광성 유기막(35)을 형성한다. 감광성 유기막(35)은 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34) 부분에서 돌출되는 형태로 코팅된다. 다음으로, 감광성 유기막(35)의 상부에 상기 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)와대응되는 부분에 불투과부(36b)를 구비한 마스크(36)를 배치시킨다. 이때, 도면부호 36a는 투과부를 나타낸다. 그리고, 이러한 마스크(36)를 이용하여 감광성 유기막(35)을 노광한다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 마스크(36)를 제거한 후, 상기 노광공정이 완료된 감광성 유기막(35)을 현상하여, 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)를 포함한 기저부(35a)와, 기저부(35a)의 상부로 단차지게 얹혀져 복층구조를 이루며, 기저부(35a)보다 작은 크기의 돌출부(35b)를 구비하는 컬럼 스페이서(37)를 형성한다. 이와 같이 형성되는 컬럼 스페이서(37)의 높이는 3~4 ㎛이다.

상기 컬럼 스페이서(37)의 돌출부(35b)와 기저부(35a)간의 높이차이는 적색(R) 및 녹색(G) 안료 씨드(33,34)의 높이, 및 감광성 유기막(35)의 도포 두께에 따라 결정되고, 돌출부(35b)의 상부 폭은, 두 가지 요인, 즉 감광성 유기막(35)의 노광시에 사용되는 마스크(36)와, 안료 씨드(33,34)의 폭에 의해 조절된다. 즉, 상기와 같은 안료 씨드(33,34)를 적용하여 복층구조의 컬럼 스페이서(37)를 형성함으로써, 종래에 복층구조의 컬럼 스페이서를 형성하기 위해 하프톤 마스크를 이용하는 것에 비해 넓은 공정마진을 확보할 수 있다. 따라서, 컬럼 스페이서(37)의 기저부(35a) 및 돌출부(35b)의 면적 및 높이 조절이 용이하므로, 컬럼 스페이서(37)의 복원력 및 고강도 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 안료 씨드(33,34)를 포함하는 복층구조의 컬럼 스페이서(37)는, 1~2 ㎛의 높이를 갖는 안료 씨드(33,34)를 형성한 후, 감광성 유기막(35)을 도포하고, 감광성 유기막(35)을 노광 및 현상하여 형성되므로, 감광성 유기막(35)의 도포량을 안료 씨드(33,34)의 두께만큼 감소시킬 수 있다. 한편, 상기와 같은 안료 씨드(33,34)를 포함하는 복층구조의 컬럼 스페이서(37)는 오버코팅층이 형성되지 않는 컬러필터 기판에 형성이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 컬러필터 기판을 포함하는 액정패널을 나타내는 단면도이다. 상기 컬럼 스페이서(37)가 형성된 컬러필터 기판(30)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 게이트라인(41)과 데이터라인(도시안됨)이 수직 교차하도록 배열되고, 각 화소마다 박막트랜지스터(도시안됨) 및 화소전극(43)이 구비된 어레이 기판(40)과 액정층(50)의 개재하에 합착된다. 이때, 도 4의 도면부호 42는 게이트 절연막이고, 44는 보호막이다. 복층구조를 갖는 컬럼 스페이서(37)의 돌출부(35b) 말단 부분이 어레이 기판(40)과 접하게 된다. 이때, 안료 씨드(33,34)를 포함한 컬럼 스페이서(37)는 전술한 바와 같이, 우수한 복원력과 고강도를 가지므로, 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있다.

본 발명의 상기한 바와 같은 구성에 따라, 블랙 매트릭스와 대응되는 컬러필터층 부분 상에 안료 씨드를 각각 형성하고, 감광성 유기막을 도포하고 나서, 이 감광성 유기막을 선택적으로 노광 및 현상하여 안료 씨드를 포함한 기저부 및 그의 상부로 단차지게 얹혀져 복층구조를 이루며, 기저부보다 작은 크기의 돌출부를 구 비하는 컬럼 스페이서를 형성함으로써, 상기 기저부 및 돌출부의 면적 및 높이 조절을 용이하게 하여, 컬럼 스페이서의 복원력 및 고강도 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 안료 씨드를 형성하는 것으로 인해, 감광성 유기막의 도포량을 감소시킬 수 있으므로, 재료비를 절감할 수 있다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims

액정패널의 컬러필터 기판 제조방법에 있어서,

블랙 매트릭스가 구비된 컬러필터 기판 상에 컬러필터층을 형성하는 단계;

상기 블랙 매트릭스와 대응되는 컬러필터층 부분 상에 안료 씨드를 각각 형성하는 단계;

상기 안료 씨드를 포함한 컬러필터층 상에 감광성 유기막을 형성하는 단계;

상기 감광성 유기막의 상부에 상기 안료 씨드와 대응되는 부분에 불투과부를 구비한 마스크를 배치시키는 단계:

상기 마스크를 이용하여 상기 감광성 유기막을 노광하는 단계; 및

상기 노광공정이 완료된 감광성 유기막을 현상하여, 상기 안료 씨드를 포함한 기저부와, 상기 기저부의 상부로 단차지게 얹혀져 복층구조를 이루며, 기저부보다 작은 크기의 돌출부를 구비하는 컬럼 스페이서를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 안료 씨드의 높이는 1~2 ㎛인 것을 특징으로 하는 액정패널의 컬러필터 기판 제조방법.