KR980010626A - 컬러 필터 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 필터 제조 방법에 관한 것으로서, 기판 위에 적색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 제1 컬러 필터 형성하는 단계, 녹색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 상기 제1 컬러 필터와 중첩되지 않는 부분과 상기 제1 컬러 필터와 중첩되는 부분을 형성하는 제2 컬러 필터 형성 단계, 청색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터와 중첩되지 않는 부분과 상기 제1 컬러 필터 및 제2 컬러 필터와 중첩되는 부분을 형성하는 제3 컬러 필터 형성 단계를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 이러한 컬러 필터 제조 방법은 블랙 매트릭스를 형성하는데 있어 별도의 마스크를 사용하지 않고 컬러 패턴 마스크를 사용하며, 컬러 감광제로서 도전율이 있는 물질을 사용함으로써 공통 전극을 형성하는 단계를 줄여 공정을 보다 단순하게 하고 이에 따른 원가 절감의 효과를 가져온다.

Description

컬러 필터 기판의 제조 방법

제1도는 종래의 기술에 따른 컬러 필터 기판의 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 RGB 마스크(red, green, blue mask)의 기본 구조도.

제3도의 (가)내지 (다)는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 형성 단계를 순서에 따라 나타낸 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 컬러 필터의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유리기판 2 : 블랙 매트리스(black matrix)

3 : 레드 패턴(red pattern) 4 : 그린 패턴(green pattern)

5 : 블루 패턴(blue pattern) 6 : ITO 공통 전극

7 : 컬러 패턴이 노광되지 않는 부분

8 : 컬러 패턴이 노광되는 부분

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 컬러 필터(color filter) 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치의 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판으로 구성되는데 컬러 필터 기판에는 블랙 매트릭스 패턴(black matrix pattern)과 컬러 패턴들이 형성되어 있다. 블랙 매트릭스 패턴은 크롬 금속막을 증착시켜 형성하고, 컬러 필터 패턴은 감광성 있는 염료, 또는 안료로 착색한 재료를 도포하여 마스크를 씌워 노광시키고 현상하는 과정을 3회에 걸쳐 반복하여 3색의 패턴을 형성시킨다. 크롬 금속막을 형성하여 블랙 매트릭스 패턴을 형성하는 경우, 크롬막은 반사율이 높고 패턴을 형성하는 공정이 복잡하며 그에 따라 비용이 상승한다는 단점이 있다.

따라서, 최근에는 컬러 필터 기판에 형성되는 블랙 매트리스 패턴의 크롬막에 일부 산화 절연층을 형성한 CrOx+Cr 구조를 형성하거나, 크롬 대신 에칭 과정이 필요 없는 유기 안료 물질을 사용하는 등의 방법이 선호되고 있다. 유기 안료 물질을 사용하는 경우, 주로 카본(carbon) 타입이나 색소 타입의 검은 색 안료들이 사용되며, 공정과 정도 코팅, 노광, 현상 등의 광학 공정만이 이용된다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래 기술에 따라 블랙 매트릭스를 유기 안료로 형성하는 컬러 필터 기판의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 종래의 기술에 따른 컬러 필터 기판의 단면도이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 유리 기판(1) 위에 레드 필터 패턴(red filter pattern)(3), 그린 필터 패턴(green filter pattern)(4), 블루 필터 패턴(blue filter pattern)(5)이 반복적으로 형성되어 있고 이 컬러 필터 패턴(3, 4, 5)를 구분짓는 블랙 매트리스(2)가 패턴의 경계에 형성되어 있다. 이때 블랙 매트릭스(2)는 0.2μm 두께의 유기 안료층으로 되어 있다. 컬러 패턴(3, 4, 5)의 바깥에는 ITO 공통 전극(6)이 형성되어 있다.

이러한 구조의 컬러 필터 기판은 다음과 같은 공정 과정을 거쳐 제작된다.

우선, 세정 과정을 거친 유리 기판(1) 위에 유기 안료층을 형성하고 마스크를 씌워 노광시킨 후, 현상하여 원하는 형태로 블랙 매트릭스(2)를 패터닝한다. 그 위에 레드 감광막을 도포하고 막 위에 감광 마스크를 씌워 노광시킨다. 노광시킨 레드 감광막에 현상액을 반응시키면 빛에 노출된 부분만 남아 레드 패턴(3)이 완성된다. 그린 패턴(4)과 블루 패턴(5)도 이러한 과정을 거쳐 형성된다. 즉, 컬러 감광막을 도포하고 노광시키고 현상하는 과정이 반복된다. 마지막으로 이런 과정을 거쳐 만들어진 컬러 패턴 위에 도전성이 높고 투명한 IOT 공통 전극(6)을 형성한다.

이러한 컬러 필터 기판의 제조 방법은 안료를 코팅, 노광, 현상하는 광학 공정만을 거치므로 크롬 금속막을 이용하여 블랙 매크릭스를 형성하는 컬러 필터 기판의 제조 방법보다 공정이 다순하고 원가가 절감되는 효과가 있다. 그러나, 이러한 종래의 컬러 필터 기판의 제조 방법 역시 블랙 매트릭스 패턴 형성용 마스크와 컬러 필터 패턴 형성용 마스크가 따로 필요하다. 마스크는 비교적 고가품이므로, 여러 장의 마스크를 사용함에 따른 원가 상승의 문제가 남아 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공정을 단순화하여 그에 따른 원가 절감의 효과를 가져오는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컬러 필터 기판의 제조 방법은 기판 위에 적색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 제1 컬러 필터 형성하는 단계, 녹색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 상기 제1 컬러 필터와 중첩되지 않는 부분과 상기 제1 컬러 필터와 중첩되는 부분을 형성하는 제2 컬러 필터 형성 단계, 청색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터와 중첩되지 않는 부분과 상기 제1 컬러 필터 및 제2 컬러 필터와 중첩되는 부분을 형성하는 제3 컬러 필터 형성 단계를 포함하고 있다. 각각의 공정 단계에서는 패턴 형성을 위한 노광 과정, 노광되지 않은 부분을 제거하기 위한 현상 과정을 포함하며, 패턴 형성을 위한 노광 과정에서는 컬러 필터 패턴용 마스크 1매로 블랙 매트릭스와 컬러 패턴 모두를 형성한다. 컬러 필터 패턴 형성에 사용되는 안료로는 도전 입자들이 들어있는 안료를 사용하여 따로 공통 전극을 형성하지 않아도 된다.

본 발명에 따른 이러한 컬러 필터 제조 방법은 블랙 매트릭스를 형성하는데 있어 별도의 마스크를 사용하지 않고 컬러 패턴 마스크를 사용하며, 컬러 감광제로서 도전율이 있는 물질을 사용함으로써 공통 전극을 형성하는 단계를 줄여 공정을 보다 단순하게 하고 이에 따른 원가 절감의 효과를 가져온다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 컬러 필터 제조 방법의 한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 RGB 마스크의 기본 구조도이다.

제2도에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 제조에 사용되는 컬러 패턴용 마스크는 일정한 폭을 가진 두 칸의 개구부(8)가 형성되어 있고 개구부와 같은 폭을 가진 한 칸은 막혀 있다. 그러한 패턴이 반복적으로 형성되어 있다. 이 개구부(8)는 노광 과정 및 현상 과정을 통해 제거되는 부분이고 막혀 있는 부분은 노광 과정, 현상 과정에서 제거되지 않고 남아 있게 되는 부분이다.

제3도의 (가) 내지 (다)는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 기판의 제조 공정을 순서에 따라 나타낸 단면도이다.

제3도에 도시한 바와 같이, 유리 기판(1) 위에 전도도가 높은 입자들이 포함되어 있는 레드 컬러 감광막을 0.5μm∼3μm 정도로 코팅하고 산화층을 형성하기 위한 소프트 베이크(softbake)를 실시하여 레드 컬러층을 형성한 후, 제2도에서의 컬러 패턴 마스크를 씌워 자외선에 노출시키고 현상을 실시해 레드 패턴(2)를 형성해낸다. 이러한 패턴을 경화시키고 현상액인 솔벤트를 제거하기 위해 200∼250℃에서 1분에서 60분 정도 포스트 베이크(post bake)를 실시하면 레드 패턴(2)이 완성된다[제3도의 (가) 참조].

그 위에 다시 도전 입자가 포함되어 있어 전도도를 갖는 그린 컬러 감광막을 코팅하고 소프트 베이크를 실시하여 그린 컬러층을 현상한 후, 컬러 패턴 마스크를 한 폭만큼 옆으로 이동시켜 노광시킨다. 이때 형성하려는 그린 패턴(4)층 위에 컬러 패턴 마스크의 막힌 부분이 놓이므로 그린 패턴(4) 부분을 제외한 나머지 부분의 그린 감광막은 현상 과정을 거치면서 모두 제거된다. 따라서, 레드 패턴(2) 옆에 그린 패턴(3)이 형성되고 패턴(2, 3)들의 경계에는 레드 감광막 위에 그린 감광막이 쌓인 형태의 구조가 나타난다[제3도의 (나) 참조].

마지막으로, 전도 입자가 포함된 블루 컬러 감광막을 코팅하고 소프트 베이크를 실시하여 블루 컬러층을 형성한 후, 제2도에서의 컬러 패턴 마스크를 다시 한 폭만큼 이동시켜 씌어 노광, 현상시키고 포스트 베이크를 실시하면 블루 패턴(4)이 형성된다. 컬러 패턴 마스크의 개구부(8) 부분의 감광막은 이러한 과정을 통해 모두 제거되므로 레드 패턴(2) 옆에 그린 패턴(3) 이 놓이고 그 옆에 블루 패턴(4)이 형성되며 패턴(2, 3, 4)들의 경계에는 아래로부터 레드, 그린, 블루의 감광막이 쌓여있는 구조가 형성된다[제3도의 (다) 참조]. 이때, 감광막은 레드, 그린, 블루 감광막이 쌓여 위로 튀어나온 부분으로는 빛이 투과할 수 없으므로 블랙 매트릭스가 된다. 또, 감광막은 전도도가 좋으므로 따로 공통 전극을 형성하지 않고도 공통 전극의 역할을 할 수 있다.

제4도는 제3도의 (다)의 완성된 컬러 필터에 대한 평면도이다.

제2도와 같은 컬러 패턴 마스크 1매를 사용해 제3도의 과정을 거쳐 형성된 컬러 필터 패턴은 레드 패턴(2), 그린 패턴(3), 블루 패턴(4)의 순으로 필터가 반복적으로 형성되어 있다. 이러한 컬러 필터 제조 방법에서는 제조 공정이 단순해지고 그에 따른 비용의 감소를 가져온다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 컬러 필터 제조 방법은 블랙 매트릭스용 마스크를 사용하지 않고 컬러 필터용 마스크 1매로 컬러 패턴과 블랙 매트릭스를 모두 형성함으로써 마스크 제작에 따른 비용을 절감하며 공정도 단순해 진다. 또한, 공정에 사용되는 감광 물질이 전도도를 갖는 물질이므로 공통 전극인 ITO층을 따로 형성할 필요가 없어서 이를 위한 고가의 설비가 필요없고 공정도 단순하여져 원가 절감을가져오는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기판 위에 적색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 제1 컬러 필터를 형성한는 단계, 녹색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 상기 제1 컬러 필터와 중첩되지 않는 부분과 상기 제1 컬러 필터와 중첩되는 부분을 가지는 제2 컬러 필터를 형성하는 단계, 청색 도전성 안료를 코팅하고 패터닝하여 상기 제1 컬러 필터 및 상기 제2 컬러 필터와 중첩되지 않는 부분과 상기 제1 컬러 필터 및 제2 컬러 필터와 중첩되는 부분을 가지는 제3 컬러 필터를 형성하는 단계를 포함하는 컬러 필터 제조 방법.
2. 제1항에서, 상기 적색, 녹색, 청색 안료 코팅 과정은 도전 입자들이 포함된 유기 안료를 사용하는 컬러 필터 제조 방법.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.