JP5017289B2 - 薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法 - Google Patents

薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、カラーフィルタアレイ基板の製造方法に係り、特に工程を単純化できると共に、オーバーコート層の表面を平坦化でき、フォトリソグラフィ工程を使用せずにパターニング工程を行える薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法に関する
通常、液晶表示素子は、電界を利用して液晶の光透過率を調節することによって、画像が表示される。このために、液晶表示素子は、液晶セルがマトリックス形態に配列された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを駆動するための駆動回路とを備える。液晶表示パネルには、液晶セルのそれぞれに電界を印加するための画素電極と基準電極、すなわち共通電極とが設けられる。通常、画素電極は、下部基板上に液晶セル別に形成される一方、共通電極は、上部基板の全面に一体化して形成される。画素電極それぞれは、スイッチング素子として使われる薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）に接続される。画素電極は、ＴＦＴを通じて供給されるデータ信号により、共通電極と共に液晶セルが駆動される。
図１に示すように、従来の液晶表示パネルは、液晶８を挟んで合着されたカラーフィルタアレイ基板１０と薄膜トランジスタアレイ基板２０とを備える。
液晶８は、自身に印加された電界に応答して回転することによって、薄膜トランジスタアレイ基板２０を経由して入射される光の透過量を調節する。
カラーフィルタアレイ基板１０は、上部基板１の背面上に形成されるカラーフィルタ４、ブラックマトリックス２及び共通電極６を備える。カラーフィルタ４は、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを含んで特定波長帯域の光を透過させることによって、カラー表示を可能にする。隣接した色のカラーフィルタ４の間には、ブラックマトリックス２が形成されて、隣接したセルから入射される光を吸収することによって、コントラストの低下を防止する。
薄膜トランジスタアレイ基板２０は、下部基板２１の全面に、ゲート絶縁膜を挟んでデータライン１８とゲートライン１２とが互に交差されるように形成され、その交差部にＴＦＴ１６が形成される。ＴＦＴ１６は、ゲートライン１２に接続されたゲート電極、データライン１８に接続されたソース電極、及び活性層とオーミック接触層とを備えるチャンネル部を挟んでソース電極と向き合うドレイン電極からなる。このＴＦＴ１６は、画素電極１４と電気的に接続される。このようなＴＦＴ１６は、ゲートライン１２からのゲート信号に応答して、データライン１８からのデータ信号を選択的に画素電極１４に供給する。
画素電極１４は、データライン１８及びゲートライン１２により分割されたセル領域に位置し、光透過率の高い透明伝導性物質からなる。この画素電極１４は、ドレイン電極を経由して供給されるデータ信号により、共通電極６と電位差を発生させる。この電位差により、下部基板２１と上部基板１との間に位置する液晶８は、誘電異方性により回転する。これにより、光源から画素電極１４を経由して供給される光が上部基板１側に透過される。
図１に示した液晶表示パネルの各画素は、赤色（Ｒ）を具現するサブ画素、緑色（Ｇ）を具現するサブ画素、青色（Ｂ）を具現するサブ画素からなる。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂサブ画素からなる画素は、バックライトから出射された光量が１００％であるとき、カラーフィルタ４を通じて上部基板１に出射される光量が約２７〜３３％程度であるので、輝度が低下する。
このような問題点を解決するために、図２に示した液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板が提案された。
図２に示した液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板は、Ｒを具現するサブ画素、Ｇを具現するサブ画素、Ｂを具現するサブ画素、Ｗを具現するサブ画素を一つの画素に含んで構成されている。ここで、Ｗサブ画素は、バックライトユニットから出射される光量が１００％であるとき、カラーフィルタ４を通じて上部基板１に出射される光量が８５％以上と高い。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗサブ画素からなる各画素の光出射量の平均値が相対的に高くなり、輝度が向上する。
図３Ａ〜図３Ｌは、図２に示した液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。
まず、上部基板１上にスパッタリング、スピンコーティングまたはスピンリースなどの塗布方法を通じて、図３Ａに示したように不透明層５４が形成される。不透明層５４は、クロム（Ｃｒ）を含む不透明金属または不透明樹脂が利用される。次いで、露光領域Ｓ１と遮断領域Ｓ２とを定義する第１マスク５０を利用したフォトリソグラフィ工程により、フォトレジストパターン５２が不透明層５４上に形成される。このフォトレジストパターン５２を利用したエッチング工程で、不透明層５４がパターニングされることによって、図３Ｂに示したように、上部基板１上にブラックマトリックス２が形成される。
図３Ｃに示したように、ブラックマトリックス２が形成された上部基板１上に、赤色樹脂５８が全面塗布される。次いで、露光領域Ｓ１と遮断領域Ｓ２とを定義する第２マスク５６を利用したフォトリソグラフィ工程により、赤色樹脂５８がパターニングされることによって、図３Ｄに示したように赤色カラーフィルタ４Ｒが形成される。
図３Ｅに示したように、赤色カラーフィルタ４Ｒが形成された上部基板１上に、緑色樹脂６０が全面塗布される。次いで、露光領域Ｓ１と遮断領域Ｓ２とを定義する第３マスク６２を利用したフォトリソグラフィ工程により、緑色樹脂６０がパターニングされることによって、図３Ｆに示したように緑色カラーフィルタ４Ｇが形成される。
図３Ｇに示したように、緑色カラーフィルタ４Ｇが形成された上部基板１上に、青色樹脂６４が全面塗布される。次いで、露光領域Ｓ１と遮断領域Ｓ２とを定義する第４マスク６６を利用したフォトリソグラフィ工程により、青色樹脂６４がパターニングされることによって、図３Ｈに示したように青色カラーフィルタ４Ｂが形成される。
図３Ｉに示したように、青色カラーフィルタ４Ｂが形成された上部基板１上に、白色樹脂６８が全面塗布される。白色樹脂６８は、アクリル系の樹脂などを含む有機絶縁物質が利用される。次いで、露光領域Ｓ１と遮断領域Ｓ２とを定義する第５マスク７０を利用したフォトリソグラフィ工程により、白色樹脂６８がパターニングされることによって、図３Ｊに示したように白色カラーフィルタ４Ｗが形成される。
白色カラーフィルタ４Ｗが形成された上部基板１上に、有機絶縁物質が全面塗布されることによって、図３Ｋに示したように平坦化層２２が形成される。
平坦化層２２が形成された上部基板１上に、有機物７６が全面塗布される。次いで、露光領域Ｓ１と遮断領域Ｓ２とを定義する第６マスク７２を利用したフォトリソグラフィ工程により、フォトレジストパターン７４が形成される。このフォトレジストパターン７４により有機物７６がパターニングされることによって、図３Ｌに示したようにスペーサ２４が形成される。
このように、図２に示したカラーフィルタアレイ基板を形成するためには、６回のマスク工程が必要である。この場合、製造工程が複雑であり、コスト低減に限界があるので、製造工程を単純化して製造コストを低減できる方案が要求されている。
一方、図４に示した液晶表示装置は、リーブ３４により液晶の配列方向が複数個に調整されて、マルチドメインを具現できる。すなわち、図４に示した垂直配向型の液晶表示パネルは、リーブ３４により液晶に印加される電界が歪曲されて、リーブ３４を基準として液晶は対称的な方向に配列されるので、視野角が広くなる。
図５Ａないし図５Ｅは、図４に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。
図５Ａに示すように、上部基板１上にブラックマトリックス２が形成される。
ブラックマトリックス２は、上部基板１上に不透明樹脂または不透明金属が塗布された後、マスクを利用したフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程でパターニングされて形成される。不透明樹脂としては、例えばカーボンブラックなどが利用され、不透明金属としては、例えばＣｒまたはＣｒ酸化物（ＣｒＯｘ／Ｃｒ／ＣｒＯｘ、ＣｒＯｘ／Ｃｒ／ＣｒＳｉｘ）が利用される。
図５Ｂに示すように、ブラックマトリックス２が形成された上部基板１上に、カラーフィルタ４が形成される。
カラーフィルタ４は、ブラックマトリックス２が形成された上部基板１上に、赤色、緑色、及び青色のカラー樹脂それぞれが全面塗布された後、マスクを利用したフォトリソグラフィ工程によりパターニングされて形成される。
図５Ｃに示すように、カラーフィルタ４が形成された上部基板１上に、オーバーコート層２２が形成される。
オーバーコート層２２は、カラーフィルタ４が形成された上部基板１上に、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂などの透明絶縁層が全面塗布されることによって形成される。
図５Ｄに示すように、オーバーコート層２２が形成された上部基板１上に、共通電極６が形成される。
共通電極６は、オーバーコート層２２が形成された上部基板１上に、ＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の透明導電膜が全面蒸着されることによって形成される。
図５Ｅに示すように、共通電極６が形成された上部基板１上に、リーブ３４が形成される。
リーブ３４は、共通電極６が形成された上部基板１上に、アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂などの高分子樹脂が全面塗布された後、フォトリソグラフィ工程でパターニングされることによって形成される。
このように、従来の垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法において、複数の薄膜パターンが、フォトリソグラフィ工程により形成される。このフォトリソグラフィ工程は、フォトレジストの塗布、マスク整列、露光及び現象を含む一連の写真工程である。このフォトリソグラフィ工程は、工程にかかる時間が長く、フォトレジストとフォトレジストパターンとを現象するための現象液の浪費が大きく、露光装備などの高価な装備が必要であるという問題点がある。また、リーブ３４の形成工程とオーバーコート層２２の形成工程とが個別的に進められて、製造工程時間が長くなり、コストが増加するという問題点がある。
特開平１１−２９５７１７号公報 特開平０４−３２４８０３号公報
本発明は、関連技術の限界及び短所による一つ以上の問題点を実質的に明確にするカラーフィルタアレイ基板の製造方法に関する。
本発明の目的は、製造工程を単純化したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を提供するところにある。
本発明の他の目的は、平坦面を有したオーバーコート層を備えたカラーフィルタアレイ基板の製造方法を提供するところにある。
本発明のさらに他の目的は、フォトリソグラフィ工程を使用せずにパターニング工程を行えると共に、製造工程の単純化を可能にした薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を提供するところにある。
本発明の目的を達成するために、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、基板上にブラックマトリックスを形成するステップ、ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを形成するステップ、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成された基板上に、白色カラーフィルタを含むオーバーコート層を形成するステップ、オーバーコート層に平板ソフトモールドを整列するステップ、及び平板ソフトモールドを利用してオーバーコート層を平坦化するステップを含む。
本発明の他の目的を達成するために、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、基板上にブラックマトリックスを形成するステップ、ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを形成するステップ、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップ、透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有するソフトモールドを整列するステップ、及びソフトモールドを利用して白色カラーフィルタ、オーバーコート層及びスペーサのうち、少なくとも二つを同時に形成するステップを含む。
本発明のさらに他の目的を達成するために、本発明による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、基板上に画素領域を限定するブラックマトリックスを形成するステップ、画素領域にカラーフィルタを形成するステップ、カラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップ、透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有するソフトモールドを整列するステップ、及び液晶の配列方向が複数の方向に調整されるように、ソフトモールドで透明樹脂を成形してオーバーコート層を形成し、同時に画素領域ごとにリーブを形成するステップを含む。
本発明のさらに他の目的を達成するために、本発明による薄膜パターニング装置は、光漏れの防止のためのブラックマトリックス、カラー具現のためのカラーフィルタ、カラーフィルタによる段差を補償するためのオーバーコート層、及びオーバーコート層と同一物質で同時に形成され、液晶の配列方向を調整するためのリーブを有するカラーフィルタアレイ基板を製造するための薄膜パターニング装置において、オーバーコート層と対応する領域に形成される突出部、及びオーバーコート層から突出されるリーブと対応する領域に形成される溝を有するソフトモールドを含む。
本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用して、白色カラーフィルタをスペーサ及びオーバーコート層のうち少なくともいずれか一つと同時に形成する。これにより、高価の露光装備が必要なくなり、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるので、製造収率が向上する。また、本発明によるカラーフィルタアレイ基板及びその製造方法は、白色画素領域と他の画素領域との段差が除去されて、むら等の画質低下を防止できる。
また、本発明による薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドを利用して、液晶の配列方向を調整するリーブとオーバーコート層とを同時に形成する。これにより、製造工程が単純化されて製造収率が向上する。
従来の液晶表示パネルを示す斜視図である。 従来の白色カラーフィルタを含むカラーフィルタアレイ基板を詳細に示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図２に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 従来の垂直配向型の液晶表示パネルを示す斜視図である。 図４に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図４に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図４に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図４に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図４に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す平面図である。 図６に示したカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図９に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図９に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図９に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図９に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図１１に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１１に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１１に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１１に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第４実施形態による液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。 図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。 本発明の第５実施形態による垂直配向型の液晶表示パネルを示す平面図である。 図１５でＩ−Ｉ´線に沿ってカットした垂直配向型の液晶表示パネルを示す断面図である。 図１５及び１６に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図１５及び１６に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図１５及び１６に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図１５及び１６に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図１５及び１６に示した垂直配向型の液晶表示パネルの製造方法を示す断面図である。
以下、図６〜図１７Ｅを参照して、本発明の望ましい実施形態について説明する。
図６及び図７は、本発明の第１実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す平面図及び断面図である。
図６及び図７に示すように、本発明の第１実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、上部基板１０１上に形成されるブラックマトリックス１０２、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ、白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むオーバーコート層１２２、及びオーバーコート層１２２上に形成されたスペーサ１２４を備える。
ブラックマトリックス１０２は、上部基板１０１上にマトリックス形態に形成されて、カラーフィルタ１０４が形成される複数のセル領域に分けると共に、隣接セル間の光干渉を防止する役割を担う。このようなブラックマトリックス１０２は、薄膜トランジスタアレイ基板の画素電極を除いた領域、すなわちゲートライン、データライン及び薄膜トランジスタと重なるように形成される。
カラーフィルタ１０４は、ブラックマトリックス１０２により分離されたセル領域に形成される。このカラーフィルタ１０４は、赤色（Ｒ）を具現する赤色カラーフィルタ１０４Ｒ、緑色（Ｇ）を具現する緑色カラーフィルタ１０４Ｇ、青色（Ｂ）を具現する青色カラーフィルタ１０４Ｂ、及び白色（Ｗ）を具現する白色カラーフィルタ１０４Ｗが別々に形成されて、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ色相を具現する。
オーバーコート層１２２は、白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むように形成される。すなわち、オーバーコート層１２２は、白色カラーフィルタ１０４Ｗと同一物質で同じ高さを有するように形成される。
スペーサ１２４は、カラーフィルタアレイ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に、セルギャップを維持する役割を担う。
図８Ａ〜図８Ｍは、図７に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。
まず、図８Ａに示したように、上部基板１０１上にＣｒを含む不透明金属または不透明樹脂などが全面塗布されることによって、不透明層１５４が形成される。この不透明層１５４上に、ノズル噴射、スピンリースコーティングまたはスピンコーティングなどの塗布工程により、第１エッチレジスト溶液１５６が形成される。ここで、エッチレジスト溶液１５６は、耐熱性及び耐薬品性を有する材料、例えばエタノール溶液にノボラック樹脂が約５〜３０ｗｔ％添加された溶液が利用される。
次いで、エッチレジスト溶液１５６の上部に、溝１５２ａと突出部１５２ｂとを有する第１ソフトモールド１５０が整列される。第１ソフトモールドの溝１５２ａは、ブラックマトリックスが形成される領域と対応する。このような第１ソフトモールド１５０は、弾性の大きいゴム材料、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン、クロスリンクノボラック樹脂などが利用される。
このような第１ソフトモールド１５０は、自身の自重程度の重さに第１ソフトモールド１５０の突出部１５２ｂの表面と不透明層１５４とが接触されるように、エッチレジスト溶液１５６に所定時間、例えば約１０分〜２時間加圧される。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、またはエッチレジスト溶液１５６に紫外線が照射されれば、エッチレジスト溶液１５６は、ソフト硬化される。これにより、第１ソフトモールド１５０と基板１０１との間の圧力により発生する毛細管力、及び第１ソフトモールド１５０とエッチレジスト溶液１５６との間の反発力により、エッチレジスト溶液１５６が第１ソフトモールドの溝１５２ａ内に移動する。その結果、図８Ｂに示したように、第１ソフトモールドの溝１５２ａが反転転写されたパターン形態の第１エッチレジストパターン１４８が形成される。
次いで、図８Ｃに示したように、第１ソフトモールド１５０と基板１０１とが分離された後、第１エッチレジストパターン１４８をマスクとして利用したエッチング工程で、不透明層１５４がパターニングされることによって、ブラックマトリックス１０２が形成される。
但し、ブラックマトリックス１０２上に残存するエッチレジストパターン１４８は、親環境的なアルコール系のストリップ液を利用したストリップ工程により除去される。
次いで、図８Ｄに示したように、ブラックマトリックス１０２が形成された上部基板１０１上に、赤色樹脂１５８が全面塗布される。この赤色樹脂１５８には、親水性の重合物が含まれている。親水性の重合物としては、例えば、親水性の強い液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。
そして、赤色樹脂１５８の上部に、溝１６２ａと突出部１６２ｂとを有する第２ソフトモールド１６０が整列される。第２ソフトモールドの溝１６２ａは、赤色カラーフィルタが形成される領域と対応する。このような第２ソフトモールド１６０は、親水性の赤色樹脂１５８との汚染を防止するために、疏水性の弾性の大きいゴム材料で形成される。第２ソフトモールド１６０としては、例えば、ＰＤＭＳ、ポリウレタン、クロスリンクノボラック樹脂などが利用される。
このような第２ソフトモールド１６０は、自身の自重程度の重さに第２ソフトモールド１６０の突出部１６２ｂの表面と、基板１０１及び／またはブラックマトリックス１０２とが接触されるように、赤色樹脂１５８に所定時間、例えば、約１０分〜２時間加圧される。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または赤色樹脂１５８に紫外線が照射されることによって、赤色樹脂１５８は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、赤色樹脂１５８に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、赤色樹脂１５８に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。
これにより、第２ソフトモールド１６０と基板１０１との間の圧力により発生する毛細管力、及び第２ソフトモールド１６０と赤色樹脂１５８との間の反発力により、赤色樹脂１５８は、第２ソフトモールドの溝１６２ａ内に移動する。その結果、図８Ｅに示したように、第２ソフトモールドの溝１６２ａが反転転写されたパターン形態の赤色カラーフィルタ１０４Ｒが形成される。
図８Ｆに示したように、赤色カラーフィルタ１０４Ｒが形成された上部基板１０１上に、緑色樹脂１６４が全面塗布される。この緑色樹脂１６４には、前述した親水性の重合物が含まれている。次いで、緑色樹脂１６４の上部に、溝１６８ａと突出部１６８ｂとを有する第３ソフトモールド１６６が整列される。第３ソフトモールドの溝１６８ａは、緑色カラーフィルタが形成される領域と対応する。このような第３ソフトモールド１６６は、前述したように、疏水性の弾性の大きいゴム材料で形成される。このような第３ソフトモールド１６６は、自身の自重程度の重さに第３ソフトモールド１６６の突出部１６８ｂの表面と、基板１０１、赤色カラーフィルタ１０４Ｒ及びブラックマトリックス１０２のうち少なくともいずれか一つと接触されるように、緑色樹脂１６４に所定時間、例えば、約１０分〜２時間加圧される。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または緑色樹脂１６４に紫外線が照射されることによって、緑色樹脂１６４はソフト硬化される。紫外線の光量は、緑色樹脂１６４に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、緑色樹脂１６４に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、緑色樹脂１６４は、第３ソフトモールドの溝１６８ａ内に移動する。その結果、図８Ｇに示したように、第３ソフトモールドの溝１６８ａが反転転写されたパターン形態の緑色カラーフィルタ１０４Ｇが形成される。
図８Ｈに示したように、緑色カラーフィルタ１０４Ｇが形成された上部基板１０１上に、青色樹脂１４６が全面塗布される。この青色樹脂１４６には、前述した親水性の重合物が含まれている。次いで、青色樹脂１４６の上部に、溝１７２ａと突出部１７２ｂとを有する第４ソフトモールド１７０が整列される。第４ソフトモールドの溝１７２ａは、青色カラーフィルタが形成される領域と対応する。このような第４ソフトモールド１７０は、前述したように、疏水性の弾性の大きいゴム材料で形成される。このような第４ソフトモールド１７０は、自身の自重程度の重さに第４ソフトモールド１７０の突出部１７２ｂの表面と、基板１０１、赤色カラーフィルタ１０４Ｒ及びブラックマトリックス１０２のうち少なくともいずれか一つと接触されるように、青色樹脂１４６に所定時間、例えば、約１０分〜２時間加圧される。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または青色樹脂１４６に紫外線が照射されることによって、青色樹脂１４６は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、青色樹脂１４６に含まれたベース物質及び光開始剤のうち少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、青色樹脂１４６に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、青色樹脂１４６は、第４ソフトモールドの溝１７２ａ内に移動する。その結果、図８Ｉに示したように、第４ソフトモールドの溝１７２ａが反転転写されたパターン形態の青色カラーフィルタ１０４Ｂが形成される。
次いで、図８Ｊに示したように、青色カラーフィルタ１０４Ｂが形成された基板上に、有機絶縁物質が全面印刷されることによって、白色カラーフィルタ１０４Ｗ、及びその白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むオーバーコート層１２２が形成される。
図８Ｋに示したように、白色カラーフィルタ１０４Ｗ及びオーバーコート層１２２が形成された上部基板１０１上に、有機絶縁物質１７４が全面塗布される。この有機絶縁物質１７４上にノズル噴射、スピンリースコーティングまたはスピンコーティングなどの塗布工程により、第２エッチレジスト溶液１４４が形成される。次いで、第２エッチレジスト溶液１４４の上部に、溝１７８ａと突出部１７８ｂとを有する第５ソフトモールド１７６が整列される。第５ソフトモールドの溝１７８ａは、スペーサが形成される領域と対応する。このような第５ソフトモールド１７６は、自身の自重程度の重さに、第５ソフトモールド１７６の突出部１７８ｂの表面とオーバーコート層１２２とが接触されるように、第２エッチレジスト溶液１４４に加圧される。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または第２エッチレジスト溶液１４４に紫外線が照射されることによって、第２エッチレジスト溶液１４４はソフト硬化される。これにより、第２エッチレジスト溶液１４４が第５ソフトモールドの溝１７８ａ内に移動する。その結果、図８Ｌに示したように、第５ソフトモールドの溝１７８ａが反転転写されたパターン形態の第２エッチレジストパターン１４２が形成される。
次いで、第５ソフトモールド１７６と基板１０１とが分離された後、第２エッチレジストパターン１４２をマスクとして利用したエッチング工程で、有機絶縁物質１７４がパターニングされることによって、図８Ｍに示したように、スペーサ１２４が形成される。
但し、スペーサ１２４上に残存する第２エッチレジストパターン１４２は、親環境的なアルコール系のストリップ液を利用したストリップ工程により除去される。
このように、本発明の第１実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングできる。これにより、高価の露光装備が必要なくなり、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるので、製造収率が向上する。
一方、本発明の第１実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図７に示したように、白色カラーフィルタ１０４Ｗとオーバーコート層１２２との間に所定幅の段差ｄが形成される。この段差により、白色カラーフィルタ１０４Ｗと対応する領域のセルギャップと、オーバーコート層１２２と対応する領域のセルギャップとを相異なるものとしている。これにより、画素電極と共通電極との間の電界が位置毎に異なって液晶に印加されて、液晶の回転角度が位置毎に異なるため、むら等の画質低下が現れる。
図９は、本発明の第２実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。
図９に示すように、本発明の第２実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図７に示したカラーフィルタアレイ基板と比較して、オーバーコート層が上部基板の全面にわたって平坦化されるように形成される点を除いては、同一な構成要素を備える。これにより、同一な構成要素についての詳細な説明は省略する。
オーバーコート層１２２は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが形成された基板が平坦化されるように形成される。このオーバーコート層１２２は、白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むように形成される。白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むように形成されたオーバーコート層１２２は、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドと接触時、反発力を有し、かつ着色度が２０以下である透明度が良好な物質、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンアクリルコモノマーが利用される。
このように、本発明の第２実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むと共に、表面が平坦なオーバーコート層１２２を備える。このオーバーコート層１２２により、セルギャップが液晶パネルの全体にわたって同一であるので、むら等の画質低下を防止できる。
図１０Ａ〜図１０Ｄは、図９に示した白色カラーフィルタを含むオーバーコート層の製造方法を示す断面図である。
図１０Ａに示したように、上部基板１０１上に、ブラックマトリックス１０２、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが順次に形成される。次いで、図１０Ｂに示したように、この上部基板１０１上に、親水性の強い高分子１８２が全面印刷される。次いで、図１０Ｃに示したように、この親水性の強い高分子１８２が形成された上部基板１０１上に、平板ソフトモールド１８０が整列される。このような平板ソフトモールド１８０は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い高分子１８２を加圧する。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い高分子１８２に紫外線が照射されることによって、親水性の強い高分子１８２は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い高分子１８２に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い高分子１８２に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、図１０Ｄに示したように、親水性の強い高分子１８２の段差部が平坦化されるとともに、表面に平坦なオーバーコート層１２２が形成される。次いで、平板ソフトモールド１８０と基板１０１とが分離された後、基板１０１は、約２００℃以上で硬化される。
このように、本発明の第２実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングし、オーバーコート層と白色カラーフィルタとを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。また、本発明の第２実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、平板ソフトモールドを利用してオーバーコート層を平坦に形成することによって、むら等の画質低下を防止できる。
図１１は、本発明の第３実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。
図１１に示すように、本発明の第３実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図９に示したカラーフィルタアレイ基板と比較して、オーバーコート層とスペーサとが一体化して形成される点を除いては、同一な構成要素を備える。これにより、同一な構成要素についての詳細な説明は省略する。
オーバーコート層１２２は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが形成された基板が平坦化されるように形成される。このオーバーコート層１２２は、白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むように形成される。白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むように形成されたオーバーコート層１２２は、疎水性の強いソフトモールドとの接触時において発生する汚染を防止するために、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドとの接触時に、反発力を有し、かつ着色度が２０以下である透明度が良好な物質、例えば、ＰＥＧなどが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンアクリルコモノマーが利用される。
スペーサ１２４は、カラーフィルタアレイ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に、セルギャップを維持する役割を行う。このようなスペーサ１２４は、オーバーコート層１２２と同一物質でブラックマトリックス１０２と重なるように形成される。
このように、本発明の第３実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、白色カラーフィルタを含むと共に、表面が平坦なオーバーコート層、及びそのオーバーコート層と同一物質で形成されたスペーサを備える。このオーバーコート層により、セルギャップが液晶パネルの全体にわたって同一であるので、むら等の画質低下を防止できる。
図１２Ａ〜図１２Ｄは、図１１に示した白色カラーフィルタを含むオーバーコート層の製造方法を示す断面図である。
図１２Ａに示したように、上部基板１０１上に、ブラックマトリックス１０２、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが順次に形成される。次いで、図１２Ｂに示したように、この上部基板１０１上に、親水性の強い高分子１８２が全面印刷される。次いで、図１２Ｃに示したように、この親水性の強い高分子１８２が形成された上部基板１０１上に、溝１８６ａと突出部１８６ｂとを有するソフトモールド１８４が整列される。ソフトモールドの溝１８６ａは、スペーサが形成される領域と対応する。このようなソフトモールド１８４は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い高分子１８２を加圧する。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い高分子１８２に紫外線が照射されることによって、親水性の強い高分子１８２は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い高分子１８２に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い高分子１８２に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、親水性の強い高分子１８２は、ソフトモールドの溝１８６ａ内に移動する。その結果、図１２Ｄに示したように、ソフトモールドの溝１８６ａが反転転写されたパターン形態のスペーサ１２４、及びソフトモールドの突出部１８６ｂが接触された部分に対応して白色カラーフィルタ１０４Ｗを含むオーバーコート層１２２が形成される。次いで、ソフトモールド１８４と基板１０１とが分離された後、基板１０１は、約２００℃以上で硬化される。
このように、本発明の第３実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングし、オーバーコート層、白色カラーフィルタ及びスペーサを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。
図１３は、本発明の第４実施形態によるカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。
図１３に示すように、本発明の第４実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、図１１に示したカラーフィルタアレイ基板と比較して、白色画素領域を露出させる開口部を有するオーバーコート層、同一物質で形成される白色カラーフィルタ及びスペーサを備える点を除いては、同一な構成要素を備える。
オーバーコート層１２２は、白色カラーフィルタ１０４Ｗが形成された領域を除いた残りの領域に形成される。このオーバーコート層１２２は、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタの間の段差を補償する役割を担う。上部基板１０１の全面からオーバーコート層１２２までの高さは、白色カラーフィルタ１０４Ｗの高さと類似して、カラーフィルタアレイ基板の表面が平坦化される。
スペーサ１２４は、カラーフィルタアレイ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に、セルギャップを維持する役割を担う。このようなスペーサ１２４は、ブラックマトリックス１０２と重なり、白色カラーフィルタ１０４Ｗと同一物質で同時に形成される。
オーバーコート層１２２、スペーサ１２４及び白色カラーフィルタ１０４Ｗのうち少なくともいずれか一つは、疏水性の強いソフトモールドとの接触時において発生する汚染を防止するために、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば、液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドとの接触時に、反発力を有しつつ、着色度が２０以下である透明度が良好な物質、例えば、ＰＥＧなどが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンコモノマーが利用される。
このように、本発明の第４実施形態によるカラーフィルタアレイ基板は、基板の全面からオーバーコート層までの高さと類似している高さを有する白色カラーフィルタ、及びその白色カラーフィルタと同一物質で形成されたスペーサを備える。この白色カラーフィルタ及びオーバーコート層により、セルギャップが液晶パネルの全体にわたって同一であるので、むら等の画質低下を防止できる。
図１４Ａ〜図１４Ｆは、図１３に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。
図１４Ａに示したように、上部基板１０１上に、ブラックマトリックス１０２、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂが順次形成される。次いで、図１４Ｂに示したように、この上部基板１０１上に、親水性の強い第１高分子１９８が全面印刷される。次いで、図１４Ｃに示したように、この親水性の強い第１高分子１９８が形成された上部基板１０１上に、溝１９０ａと突出部１９０ｂとを有するソフトモールド１８８が整列される。ソフトモールド１８８の溝１９０ａは、オーバーコート層が形成される領域と対応する。このようなソフトモールド１８８は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い第１高分子１９８を加圧する。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い第１高分子１９８に紫外線が照射されることによって、親水性の強い第１高分子１９８は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い第１高分子１９８に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い第１高分子１９８に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、親水性の強い第１高分子１９８は、ソフトモールドの溝１９０ａ内に移動する。その結果、図１４Ｄに示したように、ソフトモールドの溝１９０ａが反転転写されたパターン形態のオーバーコート層１２２が形成される。次いで、ソフトモールド１８８と基板１０１とが分離された後、基板１０１は、約２００℃以上で硬化される。
次いで、図１４Ｅに示したように、オーバーコート層１２２が形成された上部基板１０１上に、親水性の強い第２高分子１９２が全面印刷される。この親水性の強い第２高分子１９２が形成された上部基板１０１上に、溝１９６ａと突出部１９６ｂとを有するソフトモールド１９４が整列される。ソフトモールド１９４の溝１９６ａは、スペーサが形成される領域と対応する。このようなソフトモールド１９４は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い第２高分子１９２を加圧する。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い第２高分子１９２に紫外線が照射されることにより、親水性の強い第２高分子１９２は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い第２高分子１９２に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い第２高分子１９２に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、親水性の強い第２高分子１９２は、ソフトモールドの溝１９６ａ内に移動する。その結果、図１４Ｆに示したように、ソフトモールドの溝１９６ａが反転転写されたパターン形態のスペーサ１２４、及びオーバーコート層１２２の開口部１３０内に白色カラーフィルタ１０４Ｗが形成される。次いで、ソフトモールド１９４と基板１０１とが分離された後、基板１０１は、約２００℃以上で硬化される。
このように、本発明の第４実施形態によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用してカラーフィルタアレイ基板の薄膜をパターニングし、白色カラーフィルタ及びスペーサを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。
また、本発明による液晶表示パネルは、下部基板上に共通電極と画素電極とが形成されて、水平電界をなすＩＰＳモードに適用されるだけでなく、上部基板上に共通電極が形成されて、下部基板上に形成された画素電極と垂直電界をなすＴＮモードにも適用できる。
一方、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、真空状態でソフトモールドを利用して、白色カラーフィルタ、スペーサ及びオーバーコート層を形成できる。この場合、白色カラーフィルタ、スペーサ、及びオーバーコート層の材質である親水性の強い高分子とソフトモールドとの接触時、バブルの発生を防止できる。
以下、本発明の第５実施形態による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板とその製造方法、及び薄膜パターニング装置について、図１５〜図１７Ｅを結びつけて詳細に説明する。
図１５は、本発明の第５実施形態による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す平面図であり、図１６は、図１５におけるＩ−Ｉ´線に沿ってカットした垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板を示す断面図である。
図１５及び図１６に示すように、本発明によるカラーフィルタアレイ基板は、上部基板１０１上に形成されるブラックマトリックス１０２、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタ１０４、カラーフィルタ１０４上に一体化するように形成されるオーバーコート層１２２、リーブ１３４、及びリーブ１３４を覆うように形成された共通電極１０６を備える。
ブラックマトリックス１０２は、上部基板１０１上にマトリックス形態に形成されて、カラーフィルタ１０４が形成される複数のセル領域に分けると共に、隣接セル間の光干渉を防止する役割を担う。このようなブラックマトリックス１０２は、薄膜トランジスタアレイ基板の画素電極を除いた領域、すなわちゲートライン、データライン及び薄膜トランジスタと重なるように形成される。このブラックマトリックス１０２は、不透明樹脂、例えばカーボンブラックなどが利用されるか、または不透明金属、例えば、ＣｒまたはＣｒ酸化物（ＣｒＯｘ／Ｃｒ／ＣｒＯｘ、ＣｒＯｘ／Ｃｒ／ＣｒＳｉｘ）で形成される。
カラーフィルタ１０４は、ブラックマトリックス１０２により分離されたセル領域に形成される。このカラーフィルタ１０４は、赤色、緑色、及び青色を具現する。
オーバーコート層１２２は、カラーフィルタ１０４とブラックマトリックス１０２との段差を補償するために、カラーフィルタ１０４が形成された上部基板１０１上に形成される。このオーバーコート層１２２は、親水性の強い高分子などが利用される。親水性の強い高分子は、例えば液状の高分子前駆体、液状化された高分子、または透過率の高いアクリル系やエポキシ系の高分子チェーン内に親水性基を有した物質が置換された構造の高分子などが利用される。ここで、液状の高分子前駆体は、有機物、バインダー、光開始剤などを含む。有機物は、ソフトモールドとの接触時に、反発力を有し、かつ着色度が２０以下である透明度が良好な物質、例えば、ＰＥＧなどが利用される。バインダーは、アクリルモノマーに固着性の良いスチレンコモノマーが添加されたスチレンアクリルコモノマーが利用される。
リーブ１３４は、オーバーコート層１２２と同一物質でオーバーコート層１２２と同時に形成される。このリーブ１３４は、液晶に印加される電界を歪曲させて、リーブを基準として対称的な方向に液晶を配列させる。
共通電極１０６は、オーバーコート層１２２及びリーブ１３４が形成された上部基板１０１上に全面形成される。この共通電極１０６には、液晶駆動のための基準電圧が印加される。
このように、本発明による垂直配向型の液晶表示パネルのカラーフィルタアレイ基板は、オーバーコート層１２２とリーブ１３４とが同一物質で同時に形成される。これにより、製造工程を単純化すると共に、製造コストを低減できる。
図１７Ａ〜図１７Ｅは、図１６に示したカラーフィルタアレイ基板の製造方法を示す断面図である。
まず、図１７Ａに示したように、上部基板１０１上に、不透明樹脂または不透明金属が全面塗布された後でパターニングされることによって、ブラックマトリックス１０２が形成される。このブラックマトリックス１０２が形成された上部基板１０１上に、赤色、緑色、及び青色の樹脂がそれぞれ塗布された後でパターニングされることによって、カラーフィルタ１０４が形成される。
次いで、図１７Ｂに示したように、カラーフィルタ１０４が形成された上部基板１０１上に、親水性の強い高分子１８２がスピンコーティングまたはスリットコーティング方式で全面印刷される。
次いで、図１７Ｃに示したように、この親水性の強い高分子１８２が形成された上部基板１０１上に、溝１８６ａと突出部１８６ｂとを有するソフトモールド１８４が整列される。ソフトモールドの溝１８６ａは、リーブが形成される領域と対応する。このソフトモールド１８４は、弾性の大きいゴム材料、例えば、ＰＤＭＳ、ポリウレタン、クロスリンクノボラック樹脂などが利用される。このようなソフトモールド１８４は、自身の自重程度の重さにより親水性の強い高分子１８２を加圧する。この際、基板１０１が約１３０℃以下の温度でベーキングされるか、または親水性の強い高分子１８２に紫外線が照射されることによって、親水性の強い高分子１８２は、ソフト硬化される。紫外線の光量は、親水性の強い高分子１８２に含まれたベース物質及び光開始剤のうち、少なくともいずれか一つにより変化する。例えば、親水性の強い高分子１８２に含まれたベース物質がエポキシ系である場合、紫外線の光量は２０００〜２５００ｍＪ／ｃｍ２であり、アクリル系である場合、紫外線の光量は５００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２である。これにより、ソフトモールド１８４と基板１０１との間の圧力により発生する毛細管力、及びソフトモールド３４と親水性の強い高分子１８２との間の反発力により、親水性の強い高分子１８２がソフトモールドの溝１８６ａ内に移動する。その結果、図１７Ｄに示したように、ソフトモールドの溝１８６ａが反転転写されたパターン形態のリーブ１３４、及びソフトモールドの突出部１８６ｂが接触された部分に対応してオーバーコート層１２２が形成される。次いで、ソフトモールド１８４と基板１０１とが分離された後、基板１０１は、約１５０℃以上で硬化される。
次いで、図１７Ｅに示したように、リーブ１３４とオーバーコート層１２２とが同時に形成された基板１０１上に、透明導電膜、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどが全面蒸着されることによって、共通電極１０６が形成される。
このように、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドを利用して、オーバーコート層１２２とリーブ１３４とを同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。
一方、リーブ１３４及びオーバーコート層１２２は、ソフトモールド１８４を利用して真空状態で形成できる。この場合、リーブ１３４及びオーバーコート層１２２を構成する親水性の強い高分子とソフトモールド１８４との接触時におけるバブルの発生を防止できる。
前述したように、本発明によるカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドとエッチレジストとを利用して、白色カラーフィルタをスペーサ及びオーバーコート層のうち、少なくともいずれか一つと同時に形成する。これにより、高価な露光装備を必要とせず、工程が簡単であり、かつ精密度が高くて工程時間を短くすることができるため、製造収率が向上する。また、本発明によるカラーフィルタアレイ基板及びその製造方法は、白色画素領域と他の画素領域との段差が除去されて、むら等の画質低下を防止できる。
また、本発明による薄膜パターニング装置、及びそれを利用したカラーフィルタアレイ基板の製造方法は、フォトリソグラフィ工程を使用せず、ソフトモールドを利用して、液晶の配列方向を調整するリーブとオーバーコート層とを同時に形成する。これにより、製造工程が単純化されて、製造収率が向上する。
以上説明した内容を通じて、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であるということが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により決まらねばならない。
本発明は、カラーフィルタアレイ基板の製造に関連の技術分野に適用可能である。
１，２１，１０１ 基板
２，１０２ ブラックマトリックス
４，１０４ カラーフィルタ
６，１０６ 共通電極
８ 液晶
１０ カラーフィルタアレイ基板
１２ ゲートライン
１４ 画素電極
１６ 薄膜トランジスタ
１８ データライン
２０ 薄膜トランジスタアレイ基板
２２，１２２ オーバーコート層
２４，１２４ リーブ
１８４ ソフトモールド

Claims (10)

  1. 基板上にブラックマトリックスを第１ソフトモールドを利用して形成するステップと、
    前記ブラックマトリックスが形成された基板上に、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを形成するステップと、
    前記赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップと、
    前記透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有する第２ソフトモールドを整列するステップと、
    前記第２ソフトモールドを利用して、白色カラーフィルタ、オーバーコート層及びスペーサを同時に形成するステップと、を含むカラーフィルタアレイ基板の製造方法であって、
    前記ブラックマトリックスを形成するステップは、
    前記基板上に不透明層とエッチレジストとを形成するステップと、
    前記エッチレジスト内に、前記ブラックマトリックスと対応する溝を有する前記第１ソフトモールドを加圧して、エッチレジストパターンを形成するステップと、
    マスクとして前記エッチレジストパターンを利用した前記不透明層をエッチングするステップとを含むことを特徴とするカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  2. 前記第２ソフトモールドを利用して、白色カラーフィルタ、オーバーコート層及びスペーサを同時に形成するステップは、
    前記透明樹脂内に、前記スペーサと対応する溝を有する第２ソフトモールドを加圧するステップと、
    前記溝内に前記透明樹脂が移動してスペーサを形成すると共に、ソフトモールドの表面と前記透明樹脂とが接触されて、平坦であり、かつ白色カラーフィルタを含むオーバーコート層を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  3. 前記透明樹脂上に、前記スペーサと対応する溝を有する第２ソフトモールドを加圧するステップは、
    前記第２ソフトモールドの自重の重さに前記透明樹脂を加圧するステップと、
    １０分〜２時間１３０℃の温度でベーキングするか、または前記透明樹脂上に紫外線を照射して前記樹脂を硬化させるステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  4. 前記透明樹脂は、液状の高分子前駆体及び液状化された高分子のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  5. 前記第２ソフトモールドは、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン及びクロスリンクノボラック樹脂のうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  6. 基板上に画素領域を限定するブラックマトリックスを第１ソフトモールドを利用して形成するステップと、
    前記画素領域にカラーフィルタを形成するステップと、
    前記カラーフィルタが形成された基板上に、透明樹脂をコーティングするステップと、
    前記透明樹脂が形成された基板の上部に、溝と突起とを有する第２ソフトモールドを整列するステップと、
    液晶の配列方向が複数の方向に調整されるように、前記第２ソフトモールドで前記透明樹脂を成形してオーバーコート層を形成し、同時に前記画素領域ごとにリーブを形成するステップと、を含むカラーフィルタアレイ基板の製造方法であって、
    前記ブラックマトリックスを形成するステップは、
    前記基板上に不透明層とエッチレジストとを形成するステップと、
    前記エッチレジスト内に、前記ブラックマトリックスと対応する溝を有する前記第１ソフトモールドを加圧して、エッチレジストパターンを形成するステップと、
    マスクとして前記エッチレジストパターンを利用した前記不透明層をエッチングするステップとを含むことを特徴とするカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  7. 前記オーバーコート層と前記リーブとを同時に形成するステップは、
    前記リーブと対応する溝を有する第２ソフトモールドで前記透明樹脂を加圧するステップと、
    前記溝内に前記透明樹脂が移動してリーブを形成し、同時に前記第２ソフトモールドの表面と前記透明樹脂とが接触されて、表面が平坦になるオーバーコート層を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  8. 前記透明樹脂上に、前記スペーサと対応する溝を有する第２ソフトモールドを加圧するステップは、
    前記第２ソフトモールドの自重の重さに前記透明樹脂を加圧するステップと、
    １０分〜２時間１３０℃の温度でベーキングするか、または前記透明樹脂上に紫外線を照射して前記樹脂を硬化させるステップと、を含むことを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  9. 前記透明樹脂は、液状の高分子前駆体及び液状化された高分子のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
  10. 前記ソフトモールドは、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン及びクロスリンクノボラック樹脂のうちいずれか一つを含むことを特徴とする請求項６に記載のカラーフィルタアレイ基板の製造方法。
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