KR20070076286A - 칼라 필터 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조 공정이 단순하고 재료비를 절감할 수 있고, 빛샘을 방지할 수 있는 칼라 필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칼라 필터 기판 제조방법은 화소 영역을 구분하는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽에 의해 마련된 화소 영역에 잉크젯 방식을 이용하여 컬러 필터를 형성하는 단계와; 상기 격벽을 제거하는 단계와; 상기 격벽이 제거된 영역에 잉크젯 방법을 통해 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 필터 기판 및 그 제조방법{Color Filter Substrate And Method of Manufacturing The Same}
도1a 및 도1b는 종래의 칼라 필터의 제조방법을 나타낸 것이다.
도2는 본 발명에 따른 칼라 필터 기판을 나타낸 평면도이다.
도3은 도2에서 선 "Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 칼라 필터 기판을 나타내는 단면도이다.
도4a 내지 도4e는 본 발명에 따른 칼라 필터 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
20, 120 : 칼라 필터 30 : 격벽
40, 140 : 기판 50, 150 : 블랙매트릭스
60 : 공통전극 122 : 칼라 잉크액
100, 200 : 칼라 필터 기판
본 발명은 제조 공정이 단순하고 재료비를 절감할 수 있고, 빛샘을 방지할 수 있는 칼라 필터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 평판 디스플레이 중에서 가장 널리 사용되고 있는 디스플레이는 전계를 이용한 액정의 광 투과율 조절을 통해 화상을 표시함으로써 저소비전력, 대면적화, 고해상도를 구현하는 액정표시장치이다. 이러한 액정표시장치는 일반적으로 액정을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판 및 칼라 필터 기판을 구비한다.
박막 트랜지스터기판에는 서로 교차되게 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인, 그들의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 접속된 화소 전극이 기판상에 형성된다.
칼라 필터 기판에는 빛 샘 방지를 위한 블랙 매트릭스, 칼라 구현을 위한 칼라 필터, 칼라 필터를 보호하기 위한 오버코트(Overcoat), 화소 전극과 전계를 이루는 공통 전극이 또 다른 기판상에 형성된다.
여기서, 칼라 필터는 재료비를 절감하여 제조단가를 낮출 수 있는 잉크젯 프린트법으로 형성된다. 이 잉크젯 프린트법은 도1a에 도시된 바와 같이 칼라 잉크액(122)을 노즐을 통해 일정한 두께를 가지는 블랙 매트릭스(150) 사이에 분사한 후 그 칼라 잉크액(122)을 도1b에 도시된 바와 같이 소프트 베이킹되면 컬러필터(120)를 기판(140)상에 형성한다.
이러한, 칼라 필터(120)는 분사된 칼라 잉크액(122)이 소프트 베이킹 후 원래 분사된 두께보다 낮은 두께를 가지도록 형성된다. 이와 같이, 두께가 낮은 칼라 필터(120)는 가운데 부분의 두께가 두껍고 가장자리의 두께가 얇은 돔(Dome) 형상을 가지게 된다. 이는 칼라 잉크액(122)에 포함된 용매의 휘발성이 칼라 필터(120)의 가운데 부분에서는 작고 가장자리에서는 크기 때문에 발생한다. 그 결과, 잉크젯 프린트법으로 형성된 칼라 필터(120)에서는 한 화소영역 내부의 칼라 필터(120)의 단차가 발생하게 된다. 이러한 한 화소 영역 내부의 칼라 필터(120)의 단차는 투과광의 굴절뿐만 아니라 액정 배열 시 불규칙성을 유발할 수 있고, 종종 빛 샘을 방지한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 칼라 잉크액을 노즐을 통해 분사시 기준치의 양보다 많은 칼라 잉크액을 분사하게 되면 칼라 잉크액이 다른 색을 구현하는 화소영역으로 넘어갈 우려가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조 공정이 단순하고 재료비를 절감할 수 있고, 빛샘을 방지할 수 있는 칼라 필터 기판 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칼라 기판 제조 방법 은 화소 영역을 구분하는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽에 의해 마련된 화소 영역에 잉크젯 방식을 이용하여 칼라 필터를 형성하는 단계와; 상기 격벽을 제거하는 단계와; 상기 격벽이 제거된 영역에 잉크젯 방법을 통해 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 격벽은 포지티브형 포토 레지스트로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 격벽을 제거하는 단계는 상기 격벽 및 칼라 필터가 형성된 기판을 전면 노광하는 단계와; 상기 노광된 격벽을 현상액을 이용하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 칼라 필터는 상기 현상 공정시 이용되는 현상액과 반응하는 성분인 아크릴산 사이드 체인이 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 칼라 필터는 열경화되도록 에폭시 사이드 체인 및 멜라민 사이드 체인 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 칼라 필터는 광경화되도록 광개시제 및 가교제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칼라 필터기판은 화소 영역을 구분하며 잉크젯 방법으로 기판상에 형성되는 블랙 매트릭스와; 상기 블랙매트릭스과 유사한 두께를 가지도록 상기 화소 영역에 잉크젯 분사방법으로 형성되며 현상 공정 후 상기 기판상에 남도록 형성된 칼라필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도2 내지 도4e을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도2 및 도3은 본 발명에 따른 칼라 필터 기판(100)을 평면도 및 단면도로 나타낸 것이다.
도2 및 도3에 도시된 본 발명에 따른 칼라 필터 기판(100)은 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(50)와, 칼라구현을 위한 칼라 필터(20)와, 화소 전극과 수직 전계를 이루는 공통 전극(60)을 구비한다.
블랙 매트릭스(50)는 칼라 필터(20)가 형성될 화소 영역을 구분하도록 기판(40) 상에 매트릭스 형태로 형성됨과 아울러 박막 트랜지스터기판의 게이트 라인 및 데이터 라인, 박막 트랜지스터와 중첩되도록 형성된다. 또한, 블랙매트릭스(50)는 불투명한 유기물질 등을 잉크젯 방법으로 적하하여, 칼라 필터(20)와 유사한 두께로 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(50)는 원하지 않는 액정 배열로 인해 생긴 투과광을 차단하여 액정표시장치의 콘트라스트를 향상시키고 박막 트랜지스터로의 직접적인 광 조사를 차단하여 박막 트랜지스터의 광 누설전류를 막는다.
칼라 필터(20)는 색을 구현하기 위해 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(R, G, B)를 포함하고 있다. 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(R, G, B)는 각각 자신이 포함하고 있는 적색, 녹색, 청색안료를 통해 특정 파장의 광을 흡수 또는 투과시킴으로써 적색, 녹색, 청색을 띄게 된다. 이때, 적색, 녹색, 청색 칼라 필터(R, G, B)를 각각 투과한 적색, 녹색, 청색광의 가법혼색을 통해 다양한 색상이 구현된다.
그리고, 칼라 필터(20)는 블랙 매트릭스(50)와 단차를 줄이기 위해 블랙매트 릭스(50)와 유사한 두께로 형성된다. 또한 칼라 필터(20)는 현상액에 전혀 영향이 받지 않도록 형성된다.
즉, 컬러필터(20)는 현상액에 반응하는 성분인 아크릴산 사이드 체인(Acrylic acid side chain)을 제거 또는 줄어든 칼라 잉크액으로 형성된다. 여기서, 아크릴산 사이드 체인(Acrylic acid side chain)은 예를 들어, 카르복시기(COOH)가 있는 성분이다.
또는, 칼라 필터(20)가 열에 경화되도록 열경화성 물질을 포함하는 칼라 잉크액으로 형성된다. 여기서, 열경화성 물질은 에폭시 사이드 체인(Epoxy side chain) 또는 멜라민 사이드 체인(Melamin side chain)이다. 이 열 경화성 물질은 잉크젯 방법에 의해 분사된 칼라 잉크액이 저온 예를 들어 100~120˚C에서 소프트 베이킹 될 때 컬러 잉크액을 현상액과 반응하지 않도록 열경화시킨다.
또는, 광개시제(photoinitiator)와 가교제(X-linker)들을 포함하는 칼라 잉크액으로 형성된다. 이러한 컬러 필터(20)는 전면 노광시 광개시제(photoinitiator)와 가교제(X-linker)들이 광과 반응하여 광경화됨으로써 현상액과 반응하지 않는다.
공통전극(60)은 화소전극의 화소전압에 대응하여 액정에 공통전압을 인가한다. 이를 위해, 공통전극(60)은 투명하면서도 도전성을 가지는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide:ITO)나 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide:IZO)와 같은 물질로 형성된다.
한편, 칼라 필터 기판(100)은 도4a 내지 도4e와 같은 제조 공정을 통해 형성 된다.
도4a를 참조하면, 기판(40)상에 각 화소 영역을 구분하는 격벽(30)이 형성된다.
구체적으로, 기판(40)상에 감광성 물질이 스핀코팅 공정을 통해 소정 두께로 형성된다. 이 감광성 물질은 노광 및 현상 공정을 통해 패터닝됨으로써 격벽(30)이 형성된다. 여기서, 감광성 물질은 노광 공정시 빛을 받는 부분이 현상 공정시 제거되는 포지티브형 포토레지스트를 이용한다.
도4b를 참조하면, 격벽(30)이 형성된 기판(40)상에 컬러 필터(20)가 형성된다.
구체적으로, 적색 안료와 용매를 포함하는 적색 칼라 잉크액이 노즐을 통해 기판(40)상에 분사된 후 소프트 베이킹을 함으로써 적색 화소 영역에 용매가 제거된 적색 칼라 필터(R)가 형성된다.
이어, 녹색안료와 용매를 포함하는 녹색 칼라 잉크액이 노즐을 통해 기판(40)상에 분사된 후 소프트 베이킹을 함으로써 녹색 화소 영역에 용매가 제거된 녹색 칼라 필터(G)가 형성된다.
다음으로, 청색안료와 용매를 포함하는 청색 칼라 잉크액이 노즐을 통해 기판(40)상에 분사된 후 소프트 베이킹을 함으로써 청색 화소 영역에 용매가 제거된 청색 칼라 필터(B)가 형성된다.
도4c를 참조하면, 기판(40)상에 형성된 칼라 필터(20)만 남도록 격벽(30)이 제거된다.
구체적으로, 칼라 필터(20)가 형성된 기판(40)을 전면 노광한 후 현상함으로써 격벽(30)이 제거된다. 격벽(30)은 노광 공정 시 빛과 반응하여 현상 공정시 선택적으로 제거된다.
이때, 칼라 필터(20)는 노광 공정시 현상액에 전혀 영향이 받지 않도록 형성한다.
즉, 칼라 필터(20)는 현상액에 반응하는 성분인 아크릴산 사이드 체인(Acrylic acid side chain)를 제거 또는 줄어든 칼라 잉크액으로 형성된다. 여기서, 아크릴산 사이드 체인(Acrylic acid side chain)은 카르복시기(COOH)가 있는 성분을 제거한다.
또는, 칼라 잉크액에 포함된 에폭시 사이드 체인(Epoxy side chain) 또는 멜라민 사이드 체인(Melamin side chain)에 의해 소프트 베이킹 공정시 컬러필터(20)가 열경화되어 현상액과 반응하지 않고 기판(40)상에 남게 된다.
또는, 칼라 잉크액에 포함된 광개시제(photoinitiator)와 가교제(X-linker)가 노광 공정시 강경화되어 현상액과 반응하지 않고 기판(40)상에 남게 된다.
도4d를 참조하면, 컬러필터(20)가 잔존하는 기판(40)상에 블랙 매트릭스(50)가 형성된다.
구체적으로, 흑색 안료와 용매를 포함하는 흑색 잉크액이 노즐을 통해 기판(40)상에 분사된 후 소프트 베이킹을 함으로써 격벽(30)이 제거된 영역에 용매가 제거된 블랙 매크릭스(50)가 형성된다.
도4e를 참조하면, 블랙매트릭스(50)가 형성된 기판(40) 상에 공통 전극(60) 이 형성된다.
구체적으로, 스퍼터링(sputtering) 방식 등으로 투명 도전층이 블랙매트릭스(50)가 형성된 기판(40) 상에 전면 증착됨으로써 공통전극(60)이 형성된다. 여기서, 투명 도전층은 ITO나 IZO등이 이용된다.
본 발명에 따른 칼라 기판 및 그 제조 방법은 제조 공정이 단순하고 재료비를 절감할 수 있고, 빛샘 문제를 방지할 수 있다. 구체적으로 격벽을 이용하여 블랙매트릭스와 컬러필터(R,G,B)를 형성함으로써 이들의 단차를 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는것이 아니라 특허 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 화소 영역을 구분하는 격벽을 형성하는 단계와;
    상기 격벽에 의해 마련된 화소 영역에 잉크젯 방식을 이용하여 칼라 필터를 형성하는 단계와;
    상기 격벽을 제거하는 단계와;
    상기 격벽이 제거된 영역에 잉크젯 방법을 통해 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 포지티브형 포토 레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라필터 기판 제조방법.
  3. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격벽을 제거하는 단계는
    상기 격벽 및 상기 칼라 필터가 형성된 기판을 전면 노광하는 단계와;
    상기 노광된 격벽을 현상액을 이용하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 칼라 필터는
    상기 현상 공정시 이용되는 현상액과 반응하는 성분인 아크릴산 사이드 체인이 제거되는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 칼라 필터는
    열경화되도록 에폭시 사이드 체인 및 멜라민 사이드 체인 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 칼라 필터는
    광경화되도록 광개시제 및 가교제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판 제조방법.
  7. 화소 영역을 구분하며 잉크젯 방법으로 기판상에 형성되는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙매트릭스와 유사한 두께를 가지도록 상기 화소 영역에 잉크젯 분사방법으로 형성되며 노광, 현상 공정을 거친 후 상기 기판상에 남도록 형성된 칼라 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는
    상기 현상액에 반응하는 성분인 아크릴산 사이드 체인이 제거된 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 칼라 필터는
    열경화되도록 에폭시 사이드 체인 및 멜라민 사이드 체인 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 칼라 필터는
    광경화되도록 광개시제 및 가교제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
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