KR20080050647A - 표시 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

표면을 평탄화 하기 위한 표시 기판의 제조 방법이 개시된다. 표시 기판의 제조 방법은 베이스 기판 상에 매트릭스 형상의 복수의 단위 화소들을 구획하는 격벽을 형성하는 단계와, 격벽에 의해 구획된 단위 화소 내 공간에 잉크젯 방식으로 컬러 잉크를 분사하는 단계와, 컬러 잉크를 배면 노광을 통해 경화시켜 컬러 필터를 형성하는 단계 및 컬러 필터가 형성된 베이스 기판을 현상액에 넣어 현상하는 단계를 포함한다. 잉크젯 방식으로 컬러 잉크를 분사하여 컬러 필터를 형성하므로 컬러 필터의 표면이 평탄화 되며, 배면 노광을 통해 컬러 잉크를 경화시키므로 블랙 매트릭스 상에 흘러 넘친 컬러 잉크는 경화되지 않아 현상액에 의해 제거된다. 이에 따라. 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 형성된 표시 기판의 표면을 평탄화시킬 수 있다.
컬러 필터, 평탄화, 배면 노광, 잉크젯

Description

표시 기판의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 표시 기판의 평면도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 도시한 공정도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 컬러 필터 기판 10 : 베이스 기판
MASK : 노광 마스크 CI : 컬러 잉크
20 : 분사 노즐 CF : 컬러 필터
BM : 블랙 매트릭스 40: 오버 코트층
50 : 공통 전극
본 발명은 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터를 포함하는 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 패널의 가격 경쟁이 심화됨에 따라 최근에는 액정 표시 패널에 적 용되는 표시 기판들의 제조 공정 수를 줄이는 방향으로 연구가 진행되고 있다. 이러한 표시 기판들의 제조 공정 수를 줄이는 방안으로써 컬러 필터 형성 시 포토리소그라피 공정 대신 잉크젯, 나노 임프린트, 인쇄법 등이 개발중이다. 그중 가장 이슈화 되고 있는 잉크젯 방식을 적용할 경우, 단위 화소 내에 분사된 컬러 잉크의 표면 평탄도는 단위 화소를 구획하는 블랙 매트릭스의 표면 거칠기와 큰 상관관계가 있다. 예를들어, 블랙 매트릭스의 표면 거칠기가 작아지면 컬러 잉크와 블랙 매트릭스 간의 반발력이 커지므로 컬러 잉크의 표면 평탄도가 감소한다. 이에 따라, 단위 화소 내에서 컬러 필터의 두께가 부위별로 상이하게 형성되므로 색 단차가 발생하게 된다.
이와 반대로, 블랙 매트릭스의 표면 거칠기가 커지면 컬러 잉크와 블랙 매트릭스 간의 반발력이 작아지므로 컬러 잉크의 표면 평탄도는 향상된다. 그러나, 그만큼 인접하는 단위 화소로 컬러 잉크가 흘러 넘칠 가능성이 증가한다. 이로 인해, 블랙 매트릭스 위에 컬러 잉크가 묻을 경우 불량 검사기가 블랙 매트릭스 상의 컬러 잉크를 이물질로 인식하여 불량 검사시간이 증가하게 된다. 또한, 블랙 매트릭스와 블랙 매트릭스 상에 묻은 컬러 잉크 사이의 높이 차로 인해 빛샘 불량이 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 컬러 필터의 표면을 평탄화시키기 위한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법은, 베이스 기판 상에 매트릭스 형상의 복수의 단위 화소들을 구획하는 격벽을 형성하는 단계와, 상기 격벽에 의해 구획된 단위 화소 내 공간에 잉크젯 방식으로 컬러 잉크를 분사하는 단계와, 상기 컬러 잉크를 배면 노광을 통해 경화시켜 컬러 필터를 형성하는 단계 및 상기 컬러 필터가 형성된 상기 베이스 기판을 현상액에 넣어 현상하는 단계를 포함한다.
이러한 표시 기판의 제조 방법에 의하면, 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 형성된 표시 기판의 표면을 평탄화할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에 의해 제조된 표시 기판의 평면도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 도시한 공정도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 기판(100)은 일례로, 액정 표시 패널(LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL)에 적용되는 컬러 필터 기판(COLOR FILTER SUBSTRATE)이다.(이하 컬러 필터 기판이라 명명)
컬러 필터 기판(100)은 베이스 기판(10), 격벽(BM), 컬러 필터(CF), 오버 코트층(40) 및 공통 전극(50)을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 투명 재질의 베이스 기판(10) 상에 차광 재질의 감광성 유기 조성물(미도시)을 도포한다. 상기 차광 재질의 감광성 유기 조성물은 일례로, 노광된 영역이 현상액에 의해 용해되는 포지티브형 감광성 유기 조성물로 이루어진다. 이어서, 노광부(4) 및 차광부(2)를 포함하는 노광 마스크(MASK)를 이용한 포토리소그라피(PHOTOLITHOGRAPHY) 공정으로 상기 차광 재질의 감광성 유기 조성물을 패터닝하여 상기 베이스 기판(10) 상에 복수의 단위 화소(P)들을 정의하는 블랙 매트릭스(BM)를 형성한다. 상기 블랙 매트릭스(BM)는 소정의 두께를 갖도록 형성되어 각 단위 화소(P)를 구획하는 격벽으로 기능한다.
도 3을 참조하면, 상기 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 베이스 기판(10) 상에 분사 노즐(20)을 이용한 잉크젯(INKJET) 방식으로 상기 각 단위 화소(P) 내에 컬러 잉크(CI)를 분사한다.
이에 따라, 도 4를 참조하면, 상기 블랙 매트릭스(BM)로 둘러싸인 각각의 단위 화소(P)들 내에는 적색 잉크(R), 녹색 잉크(G) 및 청색 잉크(B) 등이 각각 주입된다. 이때, 상기 컬러 잉크(CI)는 노광되지 않은 영역이 현상액에 의해 용해되는 네가티브형 감광성 유기 조성물로 이루어진다.
한편, 상기 블랙 매트릭스(BM)와 상기 컬러 잉크(CI)와의 표면 에너지 차가 작아 컬러 잉크(CI)와 블랙 매트릭스(BM) 간의 반발력이 클 경우, 단위 화소(P) 내 주입된 컬러 잉크(CI)의 평탄도가 나빠질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 블랙 매트릭스(BM)와 컬러 잉크(CI)와의 반발력을 작게 하기 위하여 블랙 매트릭스(BM)의 표면 거칠기(surface roughness)를 80Å 내지 300Å으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 블랙 매트릭스(BM)의 표면 거칠기가 80Å이하일 경우 컬러 잉크(CI)와 블랙 매트릭스(BM)의 반발력이 커져서 각 단위 화소(P) 내 주입된 컬러 잉크(CI)의 평탄도가 낮아지는 경향이 있다.
이어서, 상기 컬러 잉크(CI)가 주입된 베이스 기판(10)의 배면으로 부터 광을 조사하여, 상기 컬러 잉크(CI)를 경화시킨 후, 현상액으로 현상하여 경화되지 않은 컬러 잉크(CI)를 제거한다. 이에 따라, 블랙 매트릭스(BM)로 둘러싸인 단위 화소(P) 내에는 컬러 필터(CF)가 형성된다.
한편, 잉크젯 방식으로 컬러 잉크(CI) 주입 시에는 상기 블랙 매트릭스(BM) 상으로 컬러 잉크가 일부 넘쳐 흐를 수 있으나 본 실시예에서는 배면 노광으로 상기 컬러 잉크를 경화시키므로, 블랙 매트릭스(BM) 상에 잔류하는 컬러 잉크(CIP)는 광에 노출되지 않는다. 이에 따라 블랙 매트릭스(BM) 상에 잔류하는 컬러 잉크(CIP)는 경화되지 않으므로 상술한 현상 공정에서 모두 용해되어 제거된다.
이에 따라, 도 5를 참조하면, 베이스 기판(10) 상에는 표면이 평탄한 컬러 필터(CF)가 형성되며 블랙 매트릭스(BM)의 표면도 깨끗하게 유지시킬 수 있다.
또한, 종래의 포토리소그라피 공정을 이용한 컬러 필터(CF) 제조 공정에서는 컬러 필터(CF)의 측면 경사도가 중요하였으나, 잉크젯 방식의 컬러 필터(CF) 제조 공정에서는 블랙 매트릭스(BM) 내에 구획된 공간에 컬러 잉크를 주입함에 따라, 컬러 필터(CF)의 측면 경사도(Profile)가 중요하지 않다. 따라서, 도 4에서 상술한 컬러 잉크(CI)의 노광 공정 시 바람직한 측면 경사도로 제작하기 위해 단파장 광을 조사할 필요가 없으며 전파장대의 광을 이용할 수 있다.
또한, 잉크젯 방식의 컬러 필터(CF) 제조 공정에서는 컬러 필터(CF)를 패터닝하기 위한 노광 마스크가 불필요하며, 단순히 컬러 잉크를 경화시킬 수 있는 광이 필요하므로 일반적인 포토리소그라피 공정에 사용되는 고가의 노광기 대신 저가의 UV 경화기를 이용할 수도 있다.
이에 따라, 컬러 필터 기판의 표면을 평탄화시킴과 동시에 제조 비용을 절감할 수 있다.
한편, 도 4에서와 같이 배면 노광으로 컬러 잉크(CI)를 경화시킬 경우, 컬러 잉크(CI)의 윗부분은 노광량이 부족하여 경화가 덜되는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 종래의 잉크젯 방식 컬러 필터의 제조 시 보다 많은 노광량이 필요 하지만, 종래의 노광량에서 약 30~50%만 증가시키면 되므로 제조 공정상 어려움이 없다.
또한, 감광성 유기 조성물의 경화 수준은 노광 여부 자체에 따른 차이가 크므로, 전혀 노광되지 않은 영역의 컬러 잉크(CIP)와 노광량이 부족한 영역의 컬러 잉크(CI)의 용해도는 매우 다르다.
따라서, 컬러 잉크(CI) 최상부에 대한 노광량이 부족하다 하여도 현상 공정 중에 현상액에 의해 용해되지는 않는다. 또한, 컬러 잉크(CI)를 구성하는 감광성 유기 조성물에 광개시제 량을 증가시켜 광경화가 더욱 용이하도록 제조함으로써 이러한 문제점을 해결 할 수 있다.
한편, 상기 컬러 필터(CF)에는 열처리를 통한 경화 공정이 더 수행될 수 있 다.
도 6을 참조하면, 상기 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 베이스 기판(10) 상에 투명한 재질로 이루어진 오버 코트층(40)을 형성한다. 상기 오버 코트층(40)은 일례로, 투명 재질의 감광성 유기 조성물로 이루어질 수 있다. 상기 오버 코트층(40)은 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 베이스 기판(10)을 더욱 평탄화 시킨다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는 잉크젯 방식으로 컬러 잉크를 주입하고 배면 노광으로 경화시키는 방법으로 컬러 필터(CF)를 형성하였으므로 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)의 표면이 충분히 평탄하다. 따라서, 상기 오버 코트층(40)은 생략 될 수도 있다.
이어서, 상기 오버 코트층(40)상에 투명 전극층(50)을 형성한다. 상기 투명 전극층(50)은 일례로, 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide), 비정질 인듐 틴 옥사이드(Amorphous Indium Tin Oxide) 등으로 이루어질 수 있으며 스퍼터링 방법으로 증착할 수 있다.
상기 투명 전극층(50)은 액정 표시 패널의 공통 전극(Commmon electrode)으로 기능한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 기판(100)이 완성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 블랙 매트릭스에 의해 구획된 단위 화소 내 공간에 잉크젯 방식으로 컬러 잉크를 분사하고, 배면 노광으로 경화 시킨 후 현상함으로써 표면이 평탄화된 컬러 필터를 형성할 수 있다. 또한, 배면 노광을 이용함으로써 블랙 매트릭스 상에 흘러 넘쳤던 컬러 잉크는 경화되지 않아 현상액에 의해 제거되므로 블랙 매트릭스의 표면을 깨끗하게 할 수 있다.
또한, 배면 노광을 이용하여 컬러 잉크를 경화시키므로, 별도의 노광 마스크가 불필요하며 노광기 대신 UV 경화기를 이용할 수 있다. 이에 따라, 설비 투자비를 감소시킬 수 있다.
이상에서는 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 (7)

  1. 베이스 기판 상에 매트릭스 형상의 복수의 단위 화소들을 구획하는 격벽을 형성하는 단계;
    상기 격벽에 의해 구획된 단위 화소 내 공간에 잉크젯 방식으로 컬러 잉크를 분사하는 단계;
    상기 컬러 잉크를 배면 노광을 통해 경화시켜 컬러 필터를 형성하는 단계; 및
    상기 컬러 필터가 형성된 상기 베이스 기판을 현상액에 넣어 현상하는 단계를 포함하는 표시 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 유기 블랙 매트릭스로 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유기 블랙 매트릭스의 표면 거칠기는 80 Å 내지 300Å인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컬러 잉크의 배면 노광에는 UV 경화기를 이용하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컬러 필터가 형성된 상기 베이스 기판 전면에 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 컬러 필터와 상기 공통 전극 사이에 오버 코트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 컬러 잉크는 네가티브형 감광성 유기 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
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