KR20090005630A - 컬러 필터용 기판 구조체 및 이를 구비하는 컬러 필터 - Google Patents

Abstract

컬러 필터용 기판 구조체 및 이를 구비하는 컬러 필터가 개시된다. 개시된 컬러 필터용 구조체는 블랙 매트릭스에 의하여 다수의 픽셀이 그 상부에 정의되는 투명한 기판; 및 이 기판의 표면에 소정 형태로 형성되는 친잉크성 패턴;을 포함한다.

Description

컬러 필터용 기판 구조체 및 이를 구비하는 컬러 필터{Substrate structor for color filter and color filter having the same}

본 발명은 컬러 필터에 관한 것으로, 상세하게는 균일한 두께의 잉크층을 형성할 수 있는 컬러 필터용 기판 구조체 및 이를 구비하는 컬러 필터에 관한 것이다.

종래에는 TV와 컴퓨터의 정보를 디스플레이하기 위해 CRT 모니터가 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 화면의 크기가 커짐에 따라 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 유기발광 다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode), 전계방출 디스플레이(FED; Field Emission Display) 등과 같은 평판 디스플레이 장치가 사용되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치 중 소비 전력이 적어 컴퓨터 모니터, 노트북 PC 등에 주로 사용되는 액정 디스플레이(LCD)가 각광을 받고 있다.

이러한 액정 디스플레이는 액정층에 의하여 변조된 백색광을 통과시켜 원하는 색상의 화상을 형성하는 컬러 필터를 구비한다. 상기 컬러 필터는 투명한 기판 상에 다수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 픽셀(pixel)들이 소정 형태로 배열된 구조 를 가지고 있으며, 이러한 픽셀들은 블랙 매트릭스(black matrix)에 의하여 구획되어 있다. 컬러 필터를 제조하는 방법으로 종래에는 염색법(dyeing method), 안료분산법(pigment dispersion method), 인쇄법(printing method), 전착법(electrodeposition method) 등이 사용되었으나, 이러한 컬러 필터의 제조방법들은 각 색상의 픽셀 별로 소정 공정이 반복되어야 하므로 공정의 효율성이 떨어지게 되며, 제조비용이 증가한다는 문제점이 있었다. 따라서, 최근에는 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 제조비용도 절감할 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법이 제안되고 있다. 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법은 잉크젯 헤드를 통하여 소정 색상, 예를 들면 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 잉크 방울들(ink drops)을 픽셀들 내부에 토출시킴으로써 컬러 필터를 제조하게 된다.

한편, 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터를 제조하는 경우에는 서로 다른 색상의 잉크가 인접하는 픽셀들 사이를 넘쳐 흐르는(over flow) 것을 방지하기 위하여 블랙 매트릭스는 발잉크성(ink-phobic) 유기물로 이루어지게 된다. 이러한 블랙 매트릭스는 기판 상에 발잉크성 유기물로 이루어진 차광층을 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성된다. 그러나, 이러한 블랙 매트릭스의 형성 후 블랙 매트릭스와 기판이 만나는 픽셀의 가장자리의 기판 표면에는 발잉크성 유기물이 잔류할 염려가 있다. 이와 같이, 발잉크성 유기물이 픽셀 가장자리의 기판 표면에 잔류하게 되면, 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크 액적이 도 1에 도시된 바와 같이 픽셀 중앙부에만 채워지게 되고, 가장자리까지 잘 채워지지 않은 경우가 발생될 수 있다. 이와 같이 픽셀 가장자리까기 잉크가 채워지지 않은 상태에서 컬러 필터를 제작하게 되면, 픽 셀의 가장자리 부분에서 빛샘 현상이 발생하게 된다. 이러한 빛샘 현상은 액정 디스플레이가 수행하고자 하는 색재현율을 떨어뜨림으로써 불량 패널을 양산하는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 픽셀의 가장자리까지 균일한 두께의 잉크층이 형성될 수 있는 컬러 필터용 기판 구조체 및 이를 구비하는 컬러 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 구현예에 따른 컬러 필터용 기판 구조체는,

블랙 매트릭스에 의하여 다수의 픽셀이 그 상부에 정의되는 투명한 기판; 및

상기 기판의 표면에 소정 형태로 형성되는 친잉크성 패턴;을 포함한다.

상기 친잉크성 패턴은 상기 픽셀 내의 중심부에서 가장 자리부분으로 연장되어 형성된 다수의 띠 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 픽셀 내의 가장 자리부분은 모서리 부분을 포함할 수 있다.

또한, 상기 친잉크성 패턴은 그 일단이 상기 픽셀 내의 모서리부분에 연결되도록 형성된 다수의 띠 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따른 컬러 필터는,

투명한 기판;

상기 기판의 표면에 소정 형태로 형성되는 친잉크성(ink-philic) 패턴; 및

상기 친잉크성 패턴이 형성된 기판 상에 형성되어 다수의 픽셀을 정의하는 블랙 매트릭스;를 포함한다.

상기 친잉크성 패턴은 상기 픽셀 내의 중심부에서 가장 자리부분으로 연장되어 형성된 다수의 띠 형상을 가지거나, 그 일단이 상기 픽셀 내의 모서리부분에 연결되도록 형성된 다수의 띠 형상을 가질 수 있다.

상기 컬러 필터는 상기 픽셀들 내에 형성되는 소정 색상의 잉크층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 잉크층은 잉크젯 방식에 의하여 형성될 수 있다.

상기 기판은 유리 기판이 될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스는 발잉크성(ink-phobic) 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면 기판의 표면에 픽셀 내의 중심부에서 가장자리까지 이어지는 다수의 띠 형상의 친잉크성 패턴을 형성함으로써 잉크젯 헤드로부터 토출되어 픽셀 내로 떨어지는 잉크가 픽셀 내부를 전체적으로 균일하게 채워질 수 있다. 따라서, 픽셀들 내부에 균일한 두께의 잉크층을 형성할 수 있으므로, 종래 문제가 되었던 픽셀의 빛샘 현상을 방지할 수 있다. 그 결과, 픽셀들의 색재현율이 향상됨으로써 액정 디스플레이의 불량 패널이 발생되는 것을 줄일 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성을 위하여 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터를 도시한 일부 평면도이고 도 3은 도 2의 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터는 특징부인 기판 구조체와 이 기판 구조체 상에 형성된 블랙 매트릭스(120)를 포함한다. 여기서, 상기 블랙 매트릭스(120)에 의하여 상기 기판 구조체 상에 다수의 픽셀이 정의된다. 이러한 픽셀들 내에는 소정 색상의 잉크층들(미도시)이 형성된다. 여기서, 상기 잉크층들을 잉크젯 방식에 의하여 형성될 수 있는데, 구체적으로는 잉크젯 헤드로부터 소정 색상의 잉크방울들이 픽셀들 내에 토출되고, 이렇게 토출된 잉크방울들이 픽셀 내부를 채움으로써 잉크층이 형성된다.

상기 기판 구조체는 투명한 기판(110)과 이 기판(110)의 표면에 소정 형태로 형성되는 친잉크성(ink-philic) 패턴(150)을 구비한다. 상기 기판(110)으로는 일반적으로 유리 기판이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 친잉크성 패턴(150)은 잉크젯 헤드(미도시)로부터 토출된 잉크가 블랙 매트릭스(120)에 의하여 정의된 픽셀 내에 전체적으로 균일하게 채워지도록 하는 역할을 한다. 이를 위하여, 상기 친잉크성 패턴(150)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 픽셀 내의 중심부에서 가장자리 부분까지 연장되어 형성된 다수의 띠 형상을 가질 수 있다. 여기서, 상기 픽셀의 가장자리 부분은 모서리 부분을 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판(110)의 표면에 픽셀 내의 중심부에서 가장자리까지 연장되는 다수의 띠 형상의 친잉크성 패턴(150)을 형성하게 되면, 이후의 공정에서 잉크젯 헤드로부터 잉크 방울들이 토출되어 픽셀 내에 채워지는 경우, 픽셀 내의 중심부에 떨어진 잉크는 친잉크성 패턴(150)을 따라 이동하면서 픽셀의 가장자리 부분, 특히 모서리 부분까지 잘 퍼지게 된다. 이러한 친잉크성 패턴(150)은 기판(110)의 표면에 소정의 친잉 크성 물질을 도포한 다음, 이를 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의하여 소정 형태로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이때, 사용되는 친잉크성 물질은 픽셀 내에 채워지는 잉크에 대하여 친화력이 있는 물질을 말하는 것으로, 발잉크성(ink-phobic) 물질에 반대되는 개념이다.

상기 블랙 매트릭스(120)는 전술한 친잉크성 패턴(150)이 형성된 기판(110) 상에 형성되어 다수의 픽셀을 정의한다. 이러한 블랙 매트릭스(120)는 친잉크성 패턴(150)이 형성된 기판(110) 상에 소정의 발잉크성 물질을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정에 의하여 소정 형태로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 블랙 매트릭스(120)에 의하여 정의된 픽셀들 내에 소정 색상의 잉크층들을 형성하게 되면 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터가 완성된다. 여기서, 상기 잉크층들은 전술한 바와 같이 잉크젯 헤드로부터 잉크방울들을 픽셀들 내로 토출시킴으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 각 픽셀 내부에 떨어진 잉크는 친잉크성 패턴(150)을 따라 이동하면서 픽셀 내부에 전체적으로 균일하게 퍼지게 되고, 이에 따라 픽셀 내에는 균일한 두께의 잉크층들이 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3은 기판(110)의 표면에 형성될 수 있는 친잉크성 패턴(150)의 일 예를 도시한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않고 친잉크성 패턴의 형상에 있어서 다양한 변형이 가능하다. 도 4 내지 도 8에는 도 2에 도시된 친잉크성 패턴과는 다른 형상의 친잉크성 패턴들(150a,150b,150c,150d,150e)이 형성된 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 변형예가 도시되어 있다.

먼저, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 친잉크성 패턴들(150a,150b,150c,150d)이 픽셀 내의 중심부에서 가장자리 부분, 특히 모서리 부분까지 연장되어 형성된 다수의 띠 형상을 가지고 있다. 이러한 형상의 친잉크성 패턴들(150a,150b,150c,150d)에 의하여 잉크젯 헤드로부터 픽셀 내에 토출된 잉크는 픽셀 내부에 전체적으로 균일하게 퍼질 수 있게 된다. 그리고, 도 8을 참조하면, 전술한 것과는 달리 친잉크성 패턴(150e)이 그 일단이 픽셀 내의 모서리 부분에 연결되도록 형성된 다수의 띠 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 잉크젯 헤드로부터 픽셀 내로 토출된 잉크는 상기 친잉크성 패턴(150e)을 따라 이동하여 픽셀 내의 모서리 부분까지 채워주게 되므로, 픽셀 내에는 전체적으로 균일한 두께의 잉크층이 형성될 수 있다. 한편, 이상에서 설명된 친잉크성 패턴의 형상은 단지 일례로서 설명된 것으로, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고 친잉크성 패턴이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이상에서는 액정 디스플레이용 컬러 필터에 대하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 잉크젯 방식을 이용하여 균일한 두께의 기능성 물질층을 도포하는 분야, 예를 들면 유기 발광다이오드(OLED)의 제조시 잉크젯 방식을 이용하여 유기발광층을 형성하는 경우 또는 유기 박막트랜지스터(OTFT; Organic Thin Film Transistor)의 제조시 잉크젯 방식을 이용하여 반도체 물질을 형성하는 경우 등에도 전술한 바와 같은 친잉크성 패턴이 형성된 기판이 이용될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 픽셀의 가장자리까지 잉크가 채워지는 않은 종래 컬러 필터의 모습을 찍은 사진이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 일부를 도시한 평면도이다.

도 3은 도 2의 사시도이다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 변형예를 도시한 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110... 기판 120... 블랙 매트릭스

150,150a,150b,150c,150d,150e.... 친잉크성 패턴(ink-philic pattern)

Claims (13)

1. 블랙 매트릭스에 의하여 다수의 픽셀이 그 상부에 정의되는 투명한 기판; 및

   상기 기판의 표면에 소정 형태로 형성되는 친잉크성 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 기판 구조체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 친잉크성 패턴은 상기 픽셀 내의 중심부에서 가장 자리부분까지 연장되어 형성된 다수의 띠 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 기판 구조체.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 픽셀 내의 가장 자리부분은 모서리 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 기판 구조체.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 친잉크성 패턴은 그 일단이 상기 픽셀 내의 모서리부분에 연결되도록 형성된 다수의 띠 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 기판 구조체.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 기판 구조체.
6. 투명한 기판;

   상기 기판의 표면에 소정 형태로 형성되는 친잉크성(ink-philic) 패턴; 및

   상기 친잉크성 패턴이 형성된 기판 상에 형성되어 다수의 픽셀을 정의하는 블랙 매트릭스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 친잉크성 패턴은 상기 픽셀 내의 중심부에서 가장 자리부분까지 연장되어 형성된 다수의 띠 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 픽셀 내의 가장 자리부분은 모서리 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 친잉크성 패턴은 그 일단이 상기 픽셀 내의 모서리부분에 연결되도록 형성된 다수의 띠 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 픽셀들 내에 형성되는 소정 색상의 잉크층을 더 포함하는 것을 특징으 로 하는 컬러 필터.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 잉크층은 잉크젯 방식에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 기판은 유리 기판인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
13. 제 6 항에 있어서,

    상기 블랙 매트릭스는 발잉크성(ink-phobic) 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.

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