KR20070072942A - 컬러 필터 기판 제조용 마스크 및 컬러 필터 기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

컬러 필터 제조용 마스크 및 이를 이용하여 컬러 필터 기판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 마스크는 제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광투과 패턴들을 포함하는 제1 투과부 및 상기 제1 광투과부와 제2 방향으로 제2 간격만큼 이격되어 형성되고, 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 제2 방향으로 상기 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광투과 패턴들을 포함하는 제2 투과부를 포함하는 광투과부 및 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들 사이에 각각 형성된 다수의 제1 광차단 패턴들을 포함하는 제1 차단부 및 상기 제1 투과부와 제2 투과부 사이에 형성된 제2 차단부를 포함하는 광차단부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들은 상기 제2 차단부에 근접할수록 상기 제2 방향 폭이 좁아진다. 상기 마스크를 사용하면 컬러 필터 기판의 경사 전계와 스페이서를 동시에 형성할 수 있다.

Description

컬러 필터 기판 제조용 마스크 및 컬러 필터 기판 제조 방법 {COLOR FILTER SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING COLOR FILTER SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 필터 기판 제조용 마스크를 나타내는 평면도이다.

도 2는 스페이서 형성을 위한 제3 차단부를 더 포함하는 컬러 필터 제조용 마스크를 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 색화소, 블랙 마스크 및 유기 절연막을 포함하는 컬러 필터 기판의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 컬러 필터 기판 위에 컬러 필터 제조용 마스크를 배치된 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 컬러 필터를 사용한 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 컬러 필터 기판 제조용 마스크 110 : 광투과부

130 : 광차단부 110a : 제1 투과부

110b : 제2 투과부 130a : 제1 차단부

130b : 제2 차단부

111, 112, 113, 114 : 제1 광투과 패턴들

121, 122, 123, 124 : 제2 광투과 패턴들

141, 142, ..., 145 : 제3 광투과 패턴들

131, 132, ..., 136 : 제1 광차단 패턴들

200 : 컬러 필터 기판 210 : 제1 기판 220 : 색화소 230 : 블랙 매트릭스 240 : 공통 전극 250 : 유기 절연막 250a : 유기 절연막의 최정상부

본 발명은 컬러 필터 기판 제조용 마스크 및 상기 마스크를 이용한 컬러 필터 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 컬러 필터 기판 상에 형성된 유기절연막을 노광하여 스페이서 및 경사 전계를 동시에 형성할 수 있는 마스크 및 상기 마스크를 이용하여 컬러 필터 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 특성을 이용하여 화상을 디스플레이 한다. 액정표시장치는 화상을 디스플레이하기 위하여 액정표시패널 및 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

액정표시패널은 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성된 TFT 기판과, 색화소가 형성된 컬러필터 기판 및 TFT 기판 및 컬러필터 기판과의 사이에 밀봉된 액정층으로 구성된다.

액정층을 이루는 액정은 두 개의 기판 사이에 가해지는 전계에 따라서 배열이 변경되고, 배열에 따라서 광 투과도(transmissive index)가 변경되는 특징을 갖는다.

액정표시장치의 동작 모드는 액정 분자의 배열 방향에 따라 분류된다. 액정표시장치의 동작 모드는 트위스틱 네마틱 모드(twisted nematic mode; 이하, TN 모드), 인플레인 스위칭 모드(In-Plane Switching mode : 이하, IPS 모드) 및 수직배향 모드(Vertical Alignment mode : 이하, VA 모드) 등이 있다.

TN 모드는 일반적으로 많이 사용하고 있는 모드로서, 기판 표면에 수직 전계를 사용하여 액정 분자들의 분자축 방향이 TFT 기판과 컬러필터 기판 사이의 기판 표면에 대해서 수직 방향으로 90도로 트위스트되어 있다.

IPS 모드는 TFT 기판에 대하여 평행한 전계를 생성하고, 디스플레이를 위하여 액정분자들의 분자축 방향이 수평면 상에서 회전한다.

VA 모드는 IPS 모드와 유사하며, TFT 기판에 대해서 평행한 전계에 의해 넓은 시야각을 얻기 위한 모드이다. VA 모드는 두 기판에 형성되는 두 전극에 대하여 수직 배열되는 액정을 이용한다.

VA 모드의 액정표시장치의 일종인 PVA 모드(Patterned Vertical Alignment mode)는 패터닝 된 투명전극을 이용하여 액정이 서로 다른 방향으로 배열되도록 한다. 따라서, PVA 모드는 시야각을 향상시키고, 표시 품질을 향상시킨다. 그러나, PVA 모드는 투명전극을 패터닝하기 위한 공정이 추가되며, 투명전극의 상부에 오버 코트층(Over Coat)을 형성하여 컬럼 스페이서를 형성해야하므로, 공정수 및 생산 원가가 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 기술에 따른 하나 또는 그 이상의 문제점 및 제한을 실질적으로 제거함에 있다.

본 발명의 제1 목적은 컬러 필터 기판의 경사 전계와 컬럼 스페이서를 동시에 형성할 수 있는 컬러 필터 기판 제조용 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상기 마스크를 이용하여 컬러 필터 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 필터 제조용 마스크는 광투과부 및 광차단부를 포함한다.

상기 광투과부는 제1 투과부 및 제2 투과부를 포함하고, 상기 광차단부는 제1 차단부 및 제2 차단부를 포함한다.

상기 제1 투과부는 제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광투과 패턴들을 포함한다.

상기 제2 투과부는 상기 제1 광투과부와 제2 방향으로 제2 간격만큼 이격되어 형성된다. 또한 상기 제2 투과부는 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 제2 방향으로 상기 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광투과 패턴들을 포함 한다.

상기 제1 차단부는 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들 사이에 각각 형성된 다수의 제1 광차단 패턴들을 포함한다. 상기 제2 차단부는 상기 제1 투과부와 제2 투과부 사이에 형성된다.

상기 제1 및 제2 광투과 패턴들은 상기 제2 차단부에 근접할수록 상기 제2 방향 폭이 좁아진다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러 필터 기판을 제조하는 방법은 제1 기판에 색화소를 형성하는 단계, 상기 색화소 위에 유기절연막을 형성하는 단계, 마스크를 상기 유기절연막 위에 배치하는 단계 및 상기 액정표시패널 제조용 마스크 위에 소정의 광을 조사하는 단계를 포함한다.

상기 마스크는 상기 광투과부는 제1 투과부 및 제2 투과부를 포함하고, 상기 광차단부는 제1 차단부 및 제2 차단부를 포함한다.

상기 광투과부는 제1 투과부 및 제2 투과부를 포함하고, 상기 광차단부는 제1 차단부 및 제2 차단부를 포함한다.

상기 제1 투과부는 제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광투과 패턴들을 포함한다. 상기 제2 투과부는 상기 제1 광투과부와 제2 방향으로 제2 간격만큼 이격되어 형성된다. 또한 상기 제2 투과부는 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 제2 방향으로 상기 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광투과 패턴들을 포함한다.

상기 제1 차단부는 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들 사이에 각각 형성된 다수 의 제1 광차단 패턴들을 포함한다. 상기 제2 차단부는 상기 제1 투과부와 제2 투과부 사이에 형성된다.

상기 제1 및 제2 광투과 패턴들은 상기 제2 차단부에 근접할수록 상기 제2 방향 폭이 좁아진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 필터 기판 제조용 마스크를 나타내는 평면도이다. 도 2는 스페이서 형성을 위한 제3 차단부를 더 포함하는 컬러 필터 제조용 마스크를 나타내는 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 컬러 필터 기판 제조용 마스크(100)는 광투과부(110) 및 광차단부(130)를 포함한다.

상기 광투과부(110)는 제1 투과부(110a) 및 제2 투과부(110b)를 포함하고, 상기 광차단부(130)는 제1 차단부(130a) 및 제2 차단부(130b)를 포함한다.

상기 제1 투과부(110a)는 제1 방향(D1)으로 연장되고 제2 방향(D2)으로 제1 간격(G1)만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광투과 패턴들(111, 112, 113, 114)을 포함한다.

상기 제2 투과부(110b)는 상기 제1 광투과부(110a)와 제2 방향(D2)으로 제2 간격(G2)만큼 이격되어 형성된다. 또한 상기 제2 투과부(110b)는 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고 상기 제2 방향(D2)으로 상기 제1 간격(G1)만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광투과 패턴들(121, 122, 123, 124)을 포함한다.

상기 제1 차단부(130a)는 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들(111,...,114,121,...,124) 사이에 각각 형성된 다수의 제1 광차단 패턴들(131, 132, ..., 136)을 포함한다. 상기 제2 차단부(130b)는 상기 제1 투과부(110a)와 제2 투과부(110b) 사이에 형성된다.

계단 형상이 아닌 비스듬한 언덕 형상을 만들기 위하여 상기 제1 간격은 0.8~1.2μm의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들(111, ..., 114, 121,..., 124))은 상기 제2 차단부(130b)에 근접할수록 상기 제2 방향(D2) 폭이 좁아지는 것이 바람직하다.

또한, 전계를 강화하기 위하여 전계 최정상부에 대응하는 유기절연막 영역의 경사 각도는 크게하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 제2 차단부(130b)의 제2 방향(D2) 폭은 상기 제1 차단부(130a)의 제2 방향(D2) 폭보다 2~3배 더 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 전계 최정상부에 대응하는 유기절연막의 높이보다 컬럼 스페이서의 높이가 더 크므로, 이를 동시에 형성하기 위해서는, 도트 형상을 가지고 제1 방향(D1)으로 배열되며 광을 투과시키는 다수의 제3 투과 패턴들(141, 142, ..., 145)을 상기 제2 차단부(130b) 내에 형성할 필요가 있다.

또한, 상기 제3 광투과 패턴들(141, 142, ..., 145)은 제2 차단부(130b)에 공급되는 광량의 8~12%를 투과시킬 수 있는 균일한 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제3 광투과 패턴들(141, 142, ..., 145)은 한 변의 길이가 1~1.5μm 정도가 바람직하며, 이보다 큰 경우 상기 제3 광투과 패턴들(141, 142, ..., 145) 이 전사되어 나올 수 있다.

또한, 상기 광차단부는 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 스페이서를 형성하기 위해 상기 블랙 매트릭스에 대응하는 영역에 일정한 크기를 갖는 제3 차단부(150)를 더 포함할 수 있다.

이상에서는 파지티브(positive) 감광성 물질로 된 유기 절연막을 예로 설명하였으나, 네거티브(negative) 감광성 물질로 된 유기 절연막을 사용할 경우 상기 컬러 필터 기판 제조용 마스크에서 과을 투과하는 영역과 광을 차단하는 영역을 교체하면 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 색화소, 블랙 마스크 및 유기 절연막을 포함하는 컬러 필터 기판의 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 컬러 필터 기판 위에 컬러 필터 제조용 마스크를 배치된 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 컬러 필터 기판(200)은 제1 기판(210), 다수개의 색화소(220), 블랙 매트릭스(230), 공통 전극(240) 및 유기 절연막(250)을 포함한다. 상기 색화소(220)는 상기 제1 기판(210) 위에 형성된다. 상기 블랙 매트릭스(230)는 상기 색화소(220)들 사이에 형성된다. 상기 공통 전극(240)은 상기 블랙 매트릭스 위에 형성된다. 상기 유기 절연막(250)은 감광성 물질로 상기 공통 전극(240) 위에 형성된다.

상기 유기 절연막(250) 위에 컬러 필터 기판 제조용 마스크(100)를 배치하고, 상기 마스크(100) 위에서 광을 비추면 상기 마스크에 포함된 광투과부(110a, 110b) 및 광차단부(130a, 130b)에 의하여 상기 유기 절연막(250)에 공급되는 광량에 차이가 발생한다. 따라서, 상기 유기 절연막(250)에 공급되는 광량의 차이에 의하여 유기 절연막(250)의 식각되는 정도에 차이가 발생하게 되며, 경사 전계가 형성된다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 컬러 필터를 사용한 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 경사 전계를 형성하기 위한 유기 절연막의 최정상부(250a)의 높이는 컬럼 스페이서(260)의 높이보다 낮다. 일반적으로 컬럼 스페이서(260)의 높이는 유기 절연막(250)의 높이에 의하여 결정되므로, 이 보다 낮은 경사 전계를 형성하기 위한 유기 절연막의 최정상부(250a)를 형성하기 위해서는 상기 최정상부(250a)의 높이를 조절할 수 있는 수단이 요구된다. 본 발명에 따른 컬러 필터 제조용 마스크는 다수의 제3 투과 패턴들을 이용하여 상기 최정부(250a)의 높이를 조절한다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명의 따른 컬러 필터 제조용 마스크 및 이를 이용한 컬러 필터 제조 방법을 사용함으로써, 서로 높이가 다른 컬럼 스페이서와 경사 전계를 형성하기 위한 유기 절연막의 최정상부를 동시에 형성할 수 있어 제조 공정수를 줄일 수 있고, 또한, 제조 원가를 낮출 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 컬러 필터 기판의 제조용 마스크에서,

   제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광투과 패턴들을 포함하는 제1 투과부 및 상기 제1 광투과부와 제2 방향으로 제2 간격만큼 이격되어 형성되고, 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 제2 방향으로 상기 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광투과 패턴들을 포함하는 제2 투과부를 포함하는 광투과부; 및

   상기 제1 및 제2 광투과 패턴들 사이에 각각 형성된 다수의 제1 광차단 패턴들을 포함하는 제1 차단부 및 상기 제1 투과부와 제2 투과부 사이에 형성된 제2 차단부를 포함하는 광차단부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들은 상기 제2 차단부에 근접할수록 상기 제2 방향 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 차단부의 제2 방향 폭은 상기 제1 차단부의 제2 방향 폭보다 2~3배 더 큰 것을 특징으로 하는 마스크.
3. 제1항에 있어서, 도트 형상을 가지고 제1 방향으로 배열되며 광을 투과시키는 다수의 제3 투과 패턴들이 상기 제2 차단부 내에 형성된 것을 특징으로 하는 마스크.
4. 제3항에 있어서, 상기 제3 광투과 패턴들은 제3 차단부에 공급되는 광량의 8~12%를 투과시킬 수 있는 균일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
5. 제1항에 있어서, 상기 컬러필터 기판은 다수의 색화소 및 상기 색화소들 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 광차단부는 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 스페이서를 형성하기 위해 상기 블랙 매트릭스에 대응하는 영역에 일정한 크기를 갖는 제3 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 간격은 0.8~1.2μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마스크.
7. 제1 기판에 유기절연막을 형성하는 단계;

   제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광투과 패턴들을 포함하는 제1 투과부 및 상기 제1 광투과부와 제2 방향으로 제2 간격만큼 이격되어 형성되고, 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 제2 방향으로 상기 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광투과 패턴들을 포함하는 제2 투과부를 포함하는 광투과부; 및 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들 사이에 각각 형성된 다수의 제1 광차단 패턴들을 포함하는 제1 차단부 및 상기 제1 투과부와 제2 투과부 사이에 형성된 제2 차단부를 포함하는 광차단부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광투과 패턴들은 상기 제2 차단부에 근접할수록 상기 제2 방향 폭이 좁아지는 마스크를 상기 유기절연막 위에 배치하는 단계;

   상기 액정표시패널 제조용 마스크 위에 소정의 광을 조사하는 단계를 포함하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 차단부의 제2 방향 폭은 상기 제1 차단부의 제2 방향 폭보다 2~3배 더 큰 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
9. 제7항에 있어서, 도트 형상을 가지고 제1 방향으로 배열되며 광을 투과시키는 다수의 제3 투과 패턴들이 상기 제2 차단부 내에 형성된 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 광차단부는 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 스페이스를 형성하기 위해 상기 컬러필터 기판의 블랙 매트릭스에 대응하는 영역에 일정한 크기를 갖는 제3 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조방법.
11. 컬러 필터 기판의 제조용 마스크에서,

    제1 방향으로 연장되고 제2 방향으로 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제1 광차단 패턴들을 포함하는 제1 차단부 및 상기 제1 광차단부와 제2 방향으로 제2 간격만큼 이격되어 형성되고, 상기 제1 방향으로 연장되고 상기 제2 방 향으로 상기 제1 간격만큼 서로 이격되어 배열된 다수개의 제2 광차단 패턴들을 포함하는 제2 차단부를 포함하는 광차단부; 및

    상기 제1 및 제2 광투과 패턴들 사이에 각각 형성된 다수의 제1 광투과 패턴들을 포함하는 제1 투과부 및 상기 제1 차단부와 제2 차단부 사이에 형성된 제2 투과부를 포함하는 광투과부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광차단 패턴들은 상기 제2 차단부에 근접할수록 상기 제2 방향 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 마스크.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2 투과부의 제2 방향 폭은 상기 제1 투과부의 제2 방향 폭보다 2~3배 더 큰 것을 특징으로 하는 마스크.
13. 제11항에 있어서, 도트 형상을 가지고 제1 방향으로 배열되며 광을 차단하는 다수의 제3 차단 패턴들이 상기 제2 투과부 내에 형성된 것을 특징으로 하는 마스크.
14. 제13항에 있어서, 상기 제3 광차단 패턴들은 제3 차단부에 공급되는 광량의 8~12%를 차단할 수 있는 균일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
15. 제11항에 있어서, 상기 광투과부는 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 스페이서를 형성하기 위해 상기 컬러필터 기판의 블랙 매트릭스에 대응하는 영역에 일정한 크기를 갖는 제3 투과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
16. 제11항에 있어서, 상기 제1 간격은 0.8~1.2μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마스크.

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