KR100920339B1 - 색필터 기판 및 그의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 색필터 기판은 절연 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스, 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 영역에 각각 형성되어 있는 적색, 청색, 녹색 색필터, 색필터 사이에 위치한 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되어 있는 평탄화 패턴, 색필터 및 평탄화 패턴 위에 형성되어 있는 기준 전극을 포함하고, 평탄화 패턴은 적색, 청색 및 녹색 색필터 중의 어느 하나와 동일한 물질로 이루어진다.
색필터기판, 평탄화

Description

색필터 기판 및 그의 형성 방법{A color filter array panel and a method of fabricating thereof}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 색필터 기판의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 제1 실시예에 따른 색필터 기판을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 색필터 기판의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 제2 실시예에 따른 색필터 기판을 형성하는 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1 : 하부 기판 2 : 상부 기판
210 : 절연 기판 230R, 230G, 230B : 적, 녹, 청색 색필터
220 : 블랙 매트릭스 231, 232 : 평탄화 패턴
270 : 기준 전극 310 : 밀봉재
본 발명은 색필터 기판 및 그의 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 각 화소 전극을 온/오프(on/off)하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 다수 개 형성되어 있는 하부 기판과, 색을 나타내는 적, 청, 녹색 색필터가 형성되어 있는 상부 기판 및 이들 두 기판 사이에 충진되어 있는 액정으로 이루어진다.
하부 기판에는 화소 전극 및 박막 트랜지스터들이 형성되어 있다. 상부 기판은 절연 기판 위에 빛샘을 방지하기 위하여 블랙 매트릭스(black matrix)가 형성되어 있다. 그리고, 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 영역에 적, 녹, 청색의 색필터가 형성되어 있으며 색필터 위에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indiumzinc oxide) 등과 같은 투명 도전 물질로 이루어지는 기준 전극이 형성되어 있다.
그리고 상부 기판과 하부 기판의 가장자리에 밀봉재(sealant)를 사용하여 두 기판을 고정하고, 액정이 새는 것을 방지한다. 밀봉재를 이용하여 상부 기판과 하부 기판을 접합하기 위해서는 가장 자리를 따라 밀봉재를 도포한 후 고온가압한다.
색필터는 블랙 매트릭스 위에서 구분되어지며, 각각의 색필터는 1.3~1.6um의 두께를 가진다. 따라서 색필터의 두께로 인한 단차가 발생한다. 액정을 주입하여 액정 표시 장치를 형성할 경우 단차 근처에 위치하는 액정 분자의 배열이 불안하거나 액정의 연속성이 깨지는 영역이 발생하고, 이로 인하여 빛샘이 발생하게 된다.
이러한 빛샘은 블랙 매트릭스의 선폭을 조절하여 빛샘을 억제할 수 있으나 고휘도, 광시야각에 대한 요구가 증가되면서 블랙 매트릭스의 선폭을 조절하여 빛샘을 억제하는 것은 한계가 있다. 따라서 단차를 줄이고 고휘도, 광시야각을 얻기 위한 여러 방법이 시행되고 있다.
그 중 색필터와 색필터 사이에 간격을 줄이는 방법이 있으나 정확히 패터닝하기가 어렵다. 다른 방법으로는 오버 코트층(over coat layer)을 형성하여 단차를 줄이는 방법이 있다. 그러나 오버 코트층을 형성하면 단차를 감소시켜 평탄화에는 효과가 있으나 오버 코트층을 형성하는 공정이 추가되기 때문에 수율 감소, 원가 상승, 생산성 저하등으로 인해 양산성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로써 오버 코트층을 형성하지 않으면서 색필터로 인한 단차를 줄일 수 있는 색필터 및 색필터 기판의 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색필터 기판은 절연 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스, 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 영역에 각각 형성되어 있는 적색, 청색, 녹색 색필터, 색필터 사이에 위치한 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되어 있는 평탄화 패턴, 색필터 및 평탄화 패턴 위에 형성되어 있는 기준 전극을 포함하고, 평탄화 패턴은 적색, 청색 및 녹색 색필터 중의 어느 하나와 동일한 물질로 이루어진다.
여기서 적색, 청색, 녹색 색필터 및 평탄화 패턴은 동일한 두께를 가지며, 평탄화 패턴은 청색 색필터로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 평탄화 패턴의 상부 가장자리는 단이 형성되어 있다.
이와 같은 색필터 기판을 형성하는 방법은 절연 기판 위에 블랙 매트릭스을 형성하는 단계, 블랙 매트릭스 위에 적색 색필터를 형성하는 단계, 블랙 매트릭스 위에 녹색 색필터를 형성하는 단계, 블랙 매트릭스 위에 청색 색필터를 형성하는 단계, 색필터 위에 기준 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 적색 색필터를 형성하는 단계, 녹색 색필터를 형성하는 단계 및 청색 색필터를 형성하는 단계 중의 어느 한 단계에서 색필터 사이의 영역을 채우는 평탄화 패턴을 함께 형성한다.
평탄화 패턴을 함께 형성하는 단계에서는 슬릿을 포함하는 차광 패턴이 형성되어 있는 광마스크를 사용하며, 노광시 상기 슬릿은 상기 평탄화 패턴과 상기 색필터의 경계에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고 평탄화 패턴은 상기 청색 색필터를 형성하는 단계에서 함께 형성하는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명에 따른 색필터 기판의 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다.
그리고 블랙 매트릭스(220)에 의해 정의되는 영역에 적색(230R), 녹색(230G), 청색(230B)의 색필터가 형성되어 있다. 색필터는 세로방향으로 동일한 색이 배열되어 있고, 가로 방향으로는 적색, 녹색, 청색 색필터가 교대로 배열되어 있다.
각각의 색필터(230R, 230G, 230B)는 블랙 매트릭스(220) 위에서 구분되며, 색필터와 색필터 사이에 위치한 블랙 매트릭스(220) 위에는 평탄화 패턴(231)이 형성되어 있다. 평탄화 패턴(231)은 청색 색필터(230B)와 동일한 물질로 형성되어 있다. 색필터(230R, 230G, 230B) 위에 ITO 또는 IZO 등과 같이 투명한 도전 금속으로 기준 전극(270)이 형성되어 있다.
이러한 색필터 기판을 형성하는 방법을 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(220)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220)는 이후에 형성되는 색필터 사이의 빛샘을 방지하기 위한 것으로 크롬 등의 금속으로 형성하는 것이 일반적이나 흑색 안료를 혼합한 유기 물질로 형성할 수도 있다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스(220)에 의해 정의되는 영역에 적색 안료가 혼합되어 있는 감광층을 도포한 후 패터닝하여 적색 색필터(230R)를 형 성한다. 그리고 동일한 공정으로 녹색 색필터(230G)를 형성한다.
녹색 색필터(230G)는 적색 색필터(230R)을 형성할 때 사용한 광마스크를 이동하여 형성하거나, 적색 색필터(230R)와 다른 차광 패턴을 가지는 광마스크를 사용할 수 있다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 적색 및 녹색 색필터(230R, 230G) 위에 청색 안료가 혼합되어 있는 감광층(PR)을 도포한 후 패터닝하여 청색 색필터(230B) 및 평탄화 패턴(231)을 형성한다.
여기서 평탄화 패턴(231)은 각각의 색필터(230R, 230G, 230B)가 구분되어 지는 블랙 매트릭스(220) 위에 형성하여 색필터와 색필터 사이에 존재하는 갭을 메우며, 이로 인해 빛샘을 감소시킨다.
이후, 색필터(230R, 230G, 230B) 위에 ITO 또는 IZO 등과 같이 투명한 도전 금속을 증착하여 기준 전극(270)을 형성한다.(도 1 참조)
[제2 실시예]
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 색필터 기판의 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 제2 실시예를 형성하기 위한 방법을 순서대로 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 평탄화 패턴(232)은 평탄화 패턴(232)의 상부 가장자리에 단이 형성되어 있다.
이처럼 단이 형성되어 있는 평탄화 패턴(232)을 형성하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭 스(220)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220)를 형성한 후, 녹색 및 적색 색필터를 형성한다. 이는 제1 실시예와 동일한 공정으로 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 적색 및 녹색 색필터(230R, 230G) 위에 청색 안료가 혼합되어 있는 감광층(PR)을 도포한 후 슬릿(S)을 포함하는 차광 패턴을 가지는 광마스크(MP)를 배치한다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 광마스크(MP)를 통해 감광층을 노광한 후, 현상하여 상부 가장자리에 단이 형성되어 있는 평탄화 패턴(232)을 형성한다. 슬릿(S)은 감광층(MP)의 노광량을 적게 하므로 현상시 감광층(MP)이 일부만 제거되도록 한다. 즉, 제1 실시예의 평탄화 패턴(231)을 형성할 경우 평탄화 패턴(232)과 색필터(230R, 230G, 230B)가 접촉되는 경계부에서 차광 패턴의 미스 얼라인으로 인해 갭이 형성될 수 있다. 그러나 슬릿을 형성하면 경계부에서의 노광량을 적게하여 갭이 형성되는 것을 방지할 수 있으므로 공정 마진을 증가시킨다.
이후, 색필터(230R, 230G, 230B) 위에 ITO 또는 IZO 등과 같이 투명한 도전 금속을 증착하여 기준 전극(270)을 형성한다.(도 3 참조)
본 발명에 따른 색필터 기판을 포함하는 액정 표시 장치에 빛이 입사되면, 입사된 빛이 액정을 통과하여 블랙 매트릭스(220)에 전달된다. 블랙 매트릭스(220)에 입사된 빛은 반사되나 반사된 빛은 평탄화 패턴(231)에 일정량이 흡수되므로 반사되는 빛이 감소되고, 빛샘을 감소시킨다.
평탄화 패턴(231, 232)을 형성하는 색필터는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나로 형성할 수 있으나, 광흡수율이 좋은 청색 색필터로 하는 것이 바람직하다.
기술된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
이상 기술된 바와 같이 본 발명에 따르면 색필터와 색필터 사이의 갭에 평탄화 패턴을 형성하여 색필터로 인한 단차를 줄인다. 따라서 색필터의 단차로 인해 발생될 수 있는 빛샘을 방지할 수 있다.
또한, 평탄화 패턴을 형성할 때 슬릿이 형성되어 있는 차광 패턴을 사용하면, 더욱 확실하게 갭이 형성되지 않도록 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 절연 기판 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스,
    상기 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 영역에 각각 형성되어 있는 적색, 청색, 녹색 색필터,
    상기 색필터 사이에 위치한 상기 블랙 매트릭스 위에 형성되어 있는 평탄화 패턴,
    상기 색필터 및 상기 평탄화 패턴 위에 형성되어 있는 기준 전극
    을 포함하고,
    상기 평탄화 패턴은 상기 적색, 청색 및 녹색 색필터 중의 어느 하나와 동일한 물질로 이루어며, 상기 평탄화 패턴의 상부 가장자리는 단이 형성되어 있는 색필터 기판.
  2. 제1항에서,
    상기 평탄화 패턴은 상기 청색 색필터로 이루어져 있는 색필터 기판.
  3. 제1항에서,
    상기 적색, 청색, 녹색 색필터 및 상기 평탄화 패턴은 동일한 두께를 가지는 색필터 기판.
  4. 삭제
  5. 절연 기판 위에 블랙 매트릭스을 형성하는 단계,
    상기 블랙 매트릭스 위에 적색 색필터를 형성하는 단계,
    상기 블랙 매트릭스 위에 녹색 색필터를 형성하는 단계,
    상기 블랙 매트릭스 위에 청색 색필터를 형성하는 단계,
    상기 색필터 위에 기준 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 적색 색필터를 형성하는 단계,
    상기 녹색 색필터를 형성하는 단계 및 상기 청색 색필터를 형성하는 단계 중의 어느 한 단계에서 상기 색필터 사이의 영역을 채우는 평탄화 패턴을 함께 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 평탄화 패턴을 함께 형성하는 단계에서는 슬릿을 포함하는 차광 패턴이 형성되어 있는 광마스크를 사용하며, 노광시 상기 슬릿은 상기 평탄화 패턴과 상기 색필터의 경계에 배치되는 색필터 기판의 형성 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에서,
    상기 평탄화 패턴은 상기 청색 색필터를 형성하는 단계에서 함께 형성하는 색필터 기판의 형성 방법.
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