KR20030008269A - color filter panel for liquid crystal display and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A color filter substrate for a liquid crystal display device and a method for fabricating the same are provided to form a black matrix with a thickness equal to an interval between the color filter substrate and an array substrate for serving as spacers further, and locate the black matrix on pixel boundary portions on the alignment film for preventing light leakage. CONSTITUTION: A method for fabricating a color filter substrate for a liquid crystal display device includes the steps of preparing an insulating substrate, forming red, green and blue color filters(121-123) on the insulating substrate, forming common electrodes(130) on the color filters, forming an alignment film(140) on the common electrodes, and forming black matrix(150) having opening parts(151) on the alignment film corresponding to the color filters with a thickness equal to an interval between an array substrate and the color filter substrate.

Description

액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법{color filter panel for liquid crystal display and manufacturing method of the same}Color filter substrate for liquid crystal display device and manufacturing method thereof {color filter panel for liquid crystal display and manufacturing method of the same}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컬러필터를 포함하는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a color filter substrate for a liquid crystal display device including a color filter and a manufacturing method thereof.

최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.Recently, with the rapid development of the information society, there is a need for a flat panel display having excellent characteristics such as thinning, light weight, and low power consumption, among which a liquid crystal display has a resolution, It is excellent in color display and image quality, and is actively applied to notebooks and desktop monitors.

일반적으로 액정 표시 장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을, 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device is formed by arranging two substrates having electrodes formed on one side thereof so that the surfaces on which the two electrodes are formed face each other, injecting a liquid crystal material between the two substrates, and then applying voltage to the two electrodes. By moving the liquid crystal molecules by the electric field is a device that represents the image by the transmittance of light that varies accordingly.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 일반적인 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 일부를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a part of a general liquid crystal display device.

도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는 하부의 어레이 기판(10)과 상부의 컬러필터 기판(20), 그리고 두 기판(10, 20) 사이에 주입되어 있는 액정층(30)으로 이루어진다.As shown in the drawing, the liquid crystal display includes a lower array substrate 10, an upper color filter substrate 20, and a liquid crystal layer 30 injected between two substrates 10 and 20.

어레이 기판(10)은 투명한 제 1 기판(11) 위에 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트 전극(12)이 형성되어 있고, 그 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(13)이 게이트 전극(12)을 덮고 있다. 게이트 전극(12) 상부의 게이트 절연막(13) 위에는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(14)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(15)이 형성되어 있다.In the array substrate 10, a gate electrode 12 made of a conductive material such as a metal is formed on the transparent first substrate 11, and a gate insulating film made of a silicon nitride film (SiN x ) or a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed thereon. 13 covers the gate electrode 12. An active layer 14 made of amorphous silicon is formed on the gate insulating layer 13 on the gate electrode 12, and an ohmic contact layer 15 made of amorphous silicon doped with impurities is formed thereon.

오믹 콘택층(15) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스 및 드레인 전극(16a, 16b)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(16a, 16b)은 게이트 전극(12)과 함께 박막 트랜지스터(T)를 이룬다.Source and drain electrodes 16a and 16b made of a conductive material such as a metal are formed on the ohmic contact layer 15, and the source and drain electrodes 16a and 16b are formed together with the gate electrode 12. ).

도시하지 않았지만, 게이트 전극(12)은 게이트 배선과 연결되어 있고, 소스 전극(16a)은 데이터 배선과 연결되어 있으며, 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 직교하여 화소 영역을 정의한다.Although not shown, the gate electrode 12 is connected to the gate wiring, the source electrode 16a is connected to the data wiring, and the gate wiring and the data wiring are orthogonal to each other to define the pixel region.

이어, 소스 및 드레인 전극(16a, 16b) 위에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막으로 이루어진 보호층(17)이 형성되어 있으며, 보호층(17)은 드레인 전극(16b)을 드러내는 콘택홀(17c)을 가진다.Subsequently, a passivation layer 17 made of a silicon nitride film, a silicon oxide film, or an organic insulating film is formed on the source and drain electrodes 16a and 16b, and the passivation layer 17 is a contact hole 17c exposing the drain electrode 16b. Has

보호층(17) 상부의 화소 영역에는 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(18)이 형성되어 있고, 화소 전극(18)은 콘택홀(17c)을 통해 드레인 전극(16b)과 연결되어 있다.A pixel electrode 18 made of a transparent conductive material is formed in the pixel area above the passivation layer 17, and the pixel electrode 18 is connected to the drain electrode 16b through the contact hole 17c.

화소 전극(18) 상부에는 액정층(30)의 액정 분자들이 일정한 배열 방향을 가지도록 하는 제 1 배향막(19)이 형성되어 있다.A first alignment layer 19 is formed on the pixel electrode 18 to allow the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 30 to have a predetermined alignment direction.

다음, 컬러필터 기판(20)은 제 1 기판(11)과 일정 간격을 가지고 이격되어 있으며 투명한 제 2 기판(21)을 포함하고, 제 2 기판(21)의 안쪽면에는 블랙 매트릭스(22)가 박막 트랜지스터(T)와 대응하는 위치에 형성되어 있는데, 도시하지 않았지만 블랙 매트릭스(22)는 화소 전극(18)과 대응하는 부분에 개구부를 가지고 기판 전면에 형성되어 있다. 따라서, 블랙 매트릭스(22)는 화소 전극(18) 이외의 부분에서 액정 분자가 틸트됨으로써 발생하는 빛샘 현상을 막으며, 또한 박막 트랜지스터(T)의 채널부로 빛이 입사되는 것을 차단하여, 광 누설 전류가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.Next, the color filter substrate 20 is spaced apart from the first substrate 11 at a predetermined interval and includes a transparent second substrate 21. A black matrix 22 is formed on an inner surface of the second substrate 21. Although not shown, the black matrix 22 is formed on the entire surface of the substrate with an opening in a portion corresponding to the pixel electrode 18. Accordingly, the black matrix 22 prevents light leakage caused by tilting the liquid crystal molecules in portions other than the pixel electrode 18, and also blocks light from being incident on the channel portion of the thin film transistor T, thereby preventing light leakage current. Serves to prevent the occurrence of

이어, 블랙 매트릭스(22) 하부에는 컬러필터(23)가 형성되어 있는데, 컬러필터(23)는 적, 녹, 청의 색이 순차적으로 반복되어 있으며, 하나의 색이 하나의 화소 전극(18)과 대응한다. 컬러필터(23) 하부에는 투명한 도전 물질로 이루어진 공통 전극(24)이 형성되어 있고, 그 하부에 액정층(30)의 액정 분자들이 일정한 배열 방향을 가지도록 하는 제 2 배향막(25)이 형성되어 있다.Subsequently, a color filter 23 is formed below the black matrix 22. The color filter 23 sequentially repeats red, green, and blue colors, and one color is one pixel electrode 18. Corresponds. A common electrode 24 made of a transparent conductive material is formed under the color filter 23, and a second alignment layer 25 is formed under the color filter 23 to allow the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 30 to have a predetermined alignment direction. have.

다음, 두 배향막(19, 25) 사이에는 액정층(30)이 주입되어 있으며, 또한 두 기판의 간격을 일정하게 유지하고, 적절한 액정층의 두께를 확보하기 위한 스페이서(spacer : 40)가 위치한다.Next, a liquid crystal layer 30 is injected between the two alignment layers 19 and 25, and a spacer 40 is disposed to maintain a constant gap between the two substrates and to secure an appropriate thickness of the liquid crystal layer. .

이러한 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터와 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터와 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정, 그리고 제조된 두 기판의 배치와 액정 물질의 주입 및 봉지, 그리고 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀(liquid crystal cell) 공정에 의해 형성된다.Such a liquid crystal display includes an array substrate manufacturing process for forming a thin film transistor and a pixel electrode, a color filter substrate manufacturing process for forming a color filter and a common electrode, an arrangement of two manufactured substrates, an injection and encapsulation of a liquid crystal material, and a polarizing plate attached. It is formed by a liquid crystal cell process consisting of.

도 2에는 도 1에 따른 일반적인 컬러필터 기판의 구조를 도시하였는데, 앞서 언급한 바와 같이, 컬러필터 기판은 투명한 절연 기판(21) 위에 블랙 매트릭스(22)가 형성되어 있고, 그 위에 적, 녹, 청의 컬러필터(23a, 23b, 23c)가 순차적으로 형성되어 있으며, 그 위에 공통 전극(24) 및 배향막(25)이 형성되어 있다. 다음,배향막(25) 상부의 스페이서(40)는 이후 셀 공정시 합착되는 컬러필터 기판과 어레이 기판과의 간격을 유지하기 위한 것으로, 두 기판 중의 어느 하나에 형성할 수 있으며, 일반적으로 컬러필터 기판 상에 형성된다.FIG. 2 illustrates a structure of a general color filter substrate according to FIG. 1. As described above, the color filter substrate has a black matrix 22 formed on a transparent insulating substrate 21, and red, green, Blue color filters 23a, 23b, and 23c are sequentially formed, and a common electrode 24 and an alignment film 25 are formed thereon. Next, the spacer 40 on the alignment layer 25 is to maintain a distance between the color filter substrate and the array substrate bonded during the cell process, and may be formed on any one of the two substrates. Is formed on the phase.

여기서, 컬러필터는 안료분산법이나 염색법, 인쇄법 등을 이용하여 형성할 수 있는데, 이 중 안료분산법이 정교성이 뛰어나고 재현성이 좋아 널리 사용되고 있다.Here, the color filter can be formed using a pigment dispersion method, a dyeing method, a printing method, etc. Among these, the pigment dispersion method is widely used because of its excellent precision and reproducibility.

이러한 컬러필터 기판의 제조 과정에 대하여 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한다.A manufacturing process of the color filter substrate will be described with reference to FIGS. 3A to 3E.

먼저, 도 3a에 도시한 바와같이 유리와 같이 투명한 절연 기판(21) 위에 개구부(22a)를 가지는 블랙 매트릭스(22)를 형성한다. 여기서, 블랙 매트릭스(22)는 금속을 증착하여 패터닝함으로써 형성할 수 있으며, 또는 흑색 수지(black resin)를 도포 후 패터닝함으로써 형성할 수도 있다.First, as shown in FIG. 3A, a black matrix 22 having an opening 22a is formed on an insulating substrate 21 transparent like glass. The black matrix 22 may be formed by depositing and patterning a metal, or may be formed by applying and patterning a black resin.

다음, 도 3b에 도시한 바와같이 블랙 매트릭스(22)의 개구부(도 3a의 22a) 상에 적, 녹, 청의 컬러필터(23a, 23b, 23c)를 순차적으로 형성한다. 이때, 컬러필터(23a, 23b, 23c)는 감광성 물질을 도포한 후, 노광 및 현상하는 공정을 반복함으로써 형성한다.3B, red, green, and blue color filters 23a, 23b, and 23c are sequentially formed on the openings (22a in FIG. 3A) of the black matrix 22. As shown in FIG. At this time, the color filters 23a, 23b, and 23c are formed by applying a photosensitive material and then repeating the exposure and development processes.

이어, 도 3c에 도시한 바와 같이 컬러필터(23a, 23b, 23c) 상부에 투명 도전 물질을 증착하여 공통 전극(24)을 형성하고, 그 위에 배향막(25)을 도포한다. 다음, 러빙과 같은 방법으로 배향막(25)의 표면이 일정한 방향을 가지도록 한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3C, a transparent conductive material is deposited on the color filters 23a, 23b, and 23c to form a common electrode 24, and an alignment layer 25 is coated thereon. Next, the surface of the alignment layer 25 may have a predetermined direction in the same manner as rubbing.

이와 같이 컬러필터 기판을 제조한 다음, 액정 셀 공정시 도 3d에 도시한 바와 같이 배향막(25) 상부에 스페이서(40)를 산포한다.After manufacturing the color filter substrate as described above, the spacer 40 is scattered on the alignment layer 25 as shown in FIG. 3D during the liquid crystal cell process.

여기서, 스페이서의 산포 방식은 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있으며, 건식 산포는 정전기를 이용하는 정전 산포법과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포법으로 나뉘는데, 액정 표시 장치는 정전기에 취약한 구조를 가지므로 제전 산포법이 많이 사용된다.Here, the dispersion method of the spacer can be divided into a wet dispersion method for spraying a mixture of alcohol and the like and a dry dispersion method for dispersing only the spacer, dry dispersion is divided into electrostatic spraying method using static electricity and antistatic spraying method using gas pressure, Since the liquid crystal display has a structure vulnerable to static electricity, the static elimination dispersion method is widely used.

그런데, 산포된 스페이서(40)는 그 위치가 일정하게 제어되지 않기 때문에, 컬러필터(23a, 23b, 23c) 상부인 화소 영역에 위치하여 액정 표시 장치의 화질을 저하시킬 수도 있다.However, since the position of the scattered spacer 40 is not controlled uniformly, the scattered spacer 40 may be positioned in the pixel area above the color filters 23a, 23b, and 23c, thereby degrading the image quality of the liquid crystal display.

또한, 이러한 컬러필터 기판에서는 배향막(25)이 가장 윗 부분에 형성되고, 그 위에 스페이서(40)가 임의로 위치하는데, 배향막(25)의 러빙에 의해 액정 표시 장치의 구동시, 화소 영역의 경계 부분에 위치하는 액정 분자들의 배열이 다른 부분과 다르게 되어, 빛샘과 같은 불량이 발생할 수 있으나, 이를 차단할 수 없다.In the color filter substrate, the alignment layer 25 is formed on the uppermost portion, and the spacer 40 is arbitrarily positioned thereon. When the liquid crystal display is driven by rubbing of the alignment layer 25, the boundary portion of the pixel region is formed. The arrangement of the liquid crystal molecules positioned at is different from that of other parts, so that a defect such as light leakage may occur, but it may not be blocked.

한편, 액정 표시 장치는 앞서 언급한 바와 같이 어레이 기판의 제조 공정과 컬러필터 기판 제조 공정, 그리고 셀 공정에 의해 형성된다. 여기서, 어레이 기판은 박막을 형성하고 사진 식각하는 공정을 반복함으로써 이루어지고, 사진 식각 공정은 감광막의 도포와 노광 및 현상, 그리고 식각 등 다수의 공정을 포함하며, 컬러필터 기판 제조 공정 및 셀 공정도 다수의 공정으로 이루어진다. 따라서, 제조 비용이 많이 들고, 제조 공정 중 불량이 발생할 확률도 높아지므로, 공정을 감소시켜 비용을 줄이고, 불량을 방지하는 것이 중요하다.On the other hand, the liquid crystal display device is formed by the manufacturing process of the array substrate, the color filter substrate manufacturing process, and the cell process as mentioned above. Here, the array substrate is formed by repeating the process of forming a thin film and photolithography, the photolithography process includes a number of processes, such as coating, exposure and development, and etching of the photoresist film, color filter substrate manufacturing process and cell process diagram It consists of a number of processes. Therefore, the manufacturing cost is high, and the probability of the occurrence of defects during the manufacturing process also increases, so it is important to reduce the process to reduce the cost and prevent the defects.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화하고, 화질을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can simplify the process and improve image quality.

도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display device.

도 2는 종래의 컬러필터 기판에 대한 단면도.2 is a cross-sectional view of a conventional color filter substrate.

도 3a 내지 도 3d는 종래의 컬러필터 기판을 제조하는 과정을 도시한 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a conventional color filter substrate.

도 4는 본 발명에 따른 컬러필터 기판에 대한 평면도.4 is a plan view of a color filter substrate according to the present invention;

도 5는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면을 도시한 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4. FIG.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따라 컬러필터 기판을 제조하는 과정을 도시한 단면도.6A to 6E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a color filter substrate according to the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판은, 상면에 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬 모양으로 배치되어 있는 어레이 기판과, 어레이 기판 상부에 일정 간격 이격되어 있는 컬러필터 기판과, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이에 주입되어 있는 액정층으로 이루어진 액정 표시 장치에 있어서, 투명 기판 상에 적, 녹, 청의 색을 구현하는 컬러필터가 형성되어 있고, 그 위에 공통 전극이 형성되어 있으며, 공통 전극 상부에는 액정층의 액정 분자들이 일정한 배열 방향을 가지도록 하는 배향막이 형성되어 있다. 다음, 배향막 상부에는 컬러필터에 대응하는 위치에 개구부를 가지며, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이의 간격과 동일한 두께로 이루어진 블랙 매트릭스를 포함한다.A color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is an array substrate in which thin film transistors and pixel electrodes are arranged in a matrix form on an upper surface thereof, and a color filter substrate spaced at regular intervals on the array substrate. And a liquid crystal layer in which the liquid crystal layer is injected between the array substrate and the color filter substrate, wherein a color filter for implementing red, green, and blue colors is formed on the transparent substrate, and a common electrode is formed thereon. In addition, an alignment layer is formed on the common electrode so that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer have a predetermined alignment direction. Next, the alignment layer has an opening at a position corresponding to the color filter, and includes a black matrix having a thickness equal to an interval between the array substrate and the color filter substrate.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법에서는 일정 간격 이격되어 있는 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판 사이에 주입되어 있는 액정층으로 이루어진 액정 표시 장치에 있어서, 절연 기판을 구비하고, 상기 절연 기판 상부에 적, 녹, 청의 컬러필터를 각각 형성한다. 다음, 컬러필터 상부에 공통 전극을 형성하고, 공통 전극 상부에 배향막을형성한다. 이어, 배향막 상부에 컬러필터와 대응하는 개구부를 포함하며, 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이의 간격과 동일한 두께를 가지는 블랙 매트릭스를 형성한다.In the method for manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, in a liquid crystal display device comprising an array substrate and a color filter substrate spaced at regular intervals, and a liquid crystal layer injected between the array substrate and the color filter substrate. And an insulating substrate, and red, green, and blue color filters are formed on the insulating substrate. Next, a common electrode is formed on the color filter, and an alignment layer is formed on the common electrode. Subsequently, a black matrix including an opening corresponding to the color filter is formed on the alignment layer, and having a thickness equal to the distance between the array substrate and the color filter substrate.

여기서, 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는 레이저빔을 이용한 열전사 방법으로 이루어질 수 있다.Here, the forming of the black matrix may be performed by a thermal transfer method using a laser beam.

또한, 컬러필터를 형성하는 단계도 레이저빔을 이용한 열전사 방법으로 이루어질 수 있다.In addition, the forming of the color filter may be performed by a thermal transfer method using a laser beam.

이와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에서는 블랙 매트릭스를 열전사법으로 배향막 상부에 형성하여 블랙 매트릭스가 스페이서의 역할도 겸하게 함으로써, 제조 공정을 감소시키고 배향막의 러빙에 의한 빛샘 현상을 방지할 수도 있다.As described above, in the color filter substrate for the liquid crystal display device according to the present invention, the black matrix is formed on the alignment layer by thermal transfer so that the black matrix also serves as a spacer, thereby reducing the manufacturing process and preventing light leakage due to rubbing of the alignment layer. It may be.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판 및 그의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a color filter substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면도이다.First, FIG. 4 is a plan view illustrating a color filter substrate for a liquid crystal display according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4.

도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 적, 녹, 청의 색을 각각 구현하는 적, 녹, 청의 컬러필터(121, 122, 123)가 순차적으로 형성되어 있다. 컬러필터(121, 122, 123)는 하나의 색이 어레이 기판 상에 형성된 하나의 화소 전극(도시하지 않음)과 대응하며, 적, 녹, 청의 세 가지 색이 하나의 화소(pixel)를 이루어, 각각의 컬러필터(121, 122, 123)를 투과한 빛의 조합에 따라 색상이 표현된다.As illustrated, red, green, and blue color filters 121, 122, and 123 that implement red, green, and blue colors, respectively, are sequentially formed on the transparent insulating substrate 110. The color filters 121, 122, and 123 correspond to one pixel electrode (not shown) in which one color is formed on the array substrate, and three colors of red, green, and blue form one pixel. Colors are expressed according to a combination of light transmitted through each color filter 121, 122, 123.

이어, 컬러필터(121, 122, 123) 상부의 전면에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(130)이 형성되어 있고, 그 위에 폴리이미드(polyimide)와 같은 물질로 이루어진 배향막(140)이 형성되어 있다. 공통 전극(130)은 액정 표시 장치의 액정 분자에 전압을 인가하기 위한 한쪽 전극의 역할을 하며, 배향막(140)은 러빙과 같은 방법에 의해 막의 표면이 방향성을 가지고 있어, 액정 분자들이 일정한 배열 방향을 가지도록 한다.Subsequently, a common electrode 130 made of a transparent conductive material is formed on an entire surface of the upper part of the color filters 121, 122, and 123, and an alignment layer 140 made of a material such as polyimide is formed thereon. . The common electrode 130 serves as one electrode for applying a voltage to the liquid crystal molecules of the liquid crystal display, and the alignment layer 140 has a directional surface of the film by a method such as rubbing, so that the liquid crystal molecules have a constant alignment direction. To have.

다음, 배향막(140) 상부에는 블랙 매트릭스(150)가 형성되어 있는데, 블랙 매트릭스(150)는 컬러필터(121, 122, 123)와 대응하는 위치에 개구부(151)를 가지고 있다. 여기서, 블랙 매트릭스(150)는 화소 영역 이외의 부분에서 빛이 새는 것을 방지하는 역할을 하며, 또한 이후 합착되는 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서의 역할도 한다.Next, a black matrix 150 is formed on the alignment layer 140, and the black matrix 150 has an opening 151 at a position corresponding to the color filters 121, 122, and 123. Here, the black matrix 150 serves to prevent leakage of light in portions other than the pixel region, and also serves as a spacer for maintaining a constant gap between the array substrate and the color filter substrate which are subsequently bonded.

이와 같은 블랙 매트릭스를 포함하는 컬러필터 기판의 제조 과정을 도 6a 내지 도 6e에 도시하였는데, 도 6a 내지 도 6e는 도 4에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 자른 단면에 해당한다.6A to 6E illustrate a manufacturing process of the color filter substrate including the black matrix, and FIGS. 6A to 6E correspond to a cross section taken along the line VV of FIG. 4.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이 유리와 같이 투명한 절연 기판(110) 상에 적색 컬러필터(121)를 형성한다. 이때, 적색 컬러필터(121)는 폴리이미드 계열의 안료를 분산한 재료를 입히고 노광 및 현상하여 패턴을 형성하는 안료분산법을 이용하여 형성할 수 있으며, 그 외에 염색법이나 인쇄법과 같은 방법을 이용하여 형성할 수도 있다. 또한, 레이저빔을 감광성 필름에 조사하여 빛을 받은 부분만 기판 상에 전사시키는 열전사 방법을 이용할 수도 있다. 이러한 열전사 방법은 전사필름만을 교체하여 레이저빔을 조사하면 되므로, 안료분산법에 비해 공정이 매우 간단해진다.First, as shown in FIG. 6A, a red color filter 121 is formed on an insulating substrate 110 transparent like glass. In this case, the red color filter 121 may be formed using a pigment dispersion method of coating a material in which a polyimide-based pigment is dispersed, and then exposing and developing the pattern to form a pattern. It may be formed. In addition, a thermal transfer method may be used in which a laser beam is irradiated onto the photosensitive film to transfer only the lighted portion onto the substrate. Since the thermal transfer method only needs to irradiate a laser beam by replacing only the transfer film, the process becomes much simpler than the pigment dispersion method.

다음, 도 6b에 도시한 바와 같이 적색 컬러필터(121)의 형성시와 같은 방법으로 녹색 컬러필터(122) 및 청색 컬러필터(123)를 각각 형성한다. 여기서는 각각의 컬러필터(121, 122, 123)들이 서로 접해 있는데, 컬러필터(121, 122, 123) 사이에 일정 간격을 가질 수도 있다. 특히 안료분산법이나 염색법 등과 같이 사진 식각 공정을 이용하여 패터닝하는 경우에는, 공정 마진을 고려하여 컬러필터(121, 122, 123) 사이에 일정 간격을 가지도록 하는 것이 좋다.Next, as shown in FIG. 6B, the green color filter 122 and the blue color filter 123 are formed in the same manner as in the formation of the red color filter 121. Here, each of the color filters 121, 122, and 123 is in contact with each other, and may have a predetermined interval between the color filters 121, 122, and 123. In particular, when patterning using a photolithography process such as a pigment dispersion method or a dyeing method, it is preferable to have a predetermined interval between the color filters 121, 122, 123 in consideration of the process margin.

다음, 도 6c에 도시한 바와 같이 적, 녹, 청의 컬러필터(121, 122, 123) 상부에 투명 도전 물질을 스퍼터링과 같은 방법으로 증착하여 공통 전극(130)을 형성하고, 그 위에 배향막(140)을 형성한다. 다음, 배향막(140)의 표면이 일정한 방향성을 가지도록, 천을 이용하여 배향막(140)의 표면을 문질러주는 러빙 처리를 실시하는데, 최근에는 러빙 방법 대신 자외선(UV)을 이용한 광배향법을 이용하기도 한다. 여기서, 공통 전극(130)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide)와 같은 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 배향막(140)은 폴리이미드와 같은 물질로 형성할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 6C, a transparent conductive material is deposited on the red, green, and blue color filters 121, 122, and 123 by sputtering to form a common electrode 130, and the alignment layer 140 thereon. ). Next, a rubbing treatment is performed to rub the surface of the alignment layer 140 using a cloth so that the surface of the alignment layer 140 has a constant orientation. Recently, an optical alignment method using ultraviolet rays (UV) is used instead of the rubbing method. do. The common electrode 130 may be formed using a material such as indium-tin-oxide or indium-zinc-oxide, and the alignment layer 140 may be made of poly. It can be formed of a material such as mead.

이어, 도 6d에 도시한 바와 같이 빛을 투과시키지 않는 감광성 필름(200)을 배향막(140)이 형성된 기판(110) 상부에 배치하고, 감광성 필름(200)에 레이저빔을 조사한다. 그러면, 레이저빔이 조사된 부분(155)은 배향막(140) 상에 전이된다. 이러한 열전사 방법을 이용할 경우, 레이저빔이 조사된 부분만 전이되므로 종래와 같이 사진 식각 공정을 이용한 경우에 비해 패턴의 측면에 테이퍼(taper)가 생기지 않게 된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 6D, the photosensitive film 200 that does not transmit light is disposed on the substrate 110 on which the alignment layer 140 is formed, and the laser beam is irradiated onto the photosensitive film 200. Then, the portion 155 irradiated with the laser beam is transferred onto the alignment layer 140. In the case of using the thermal transfer method, since only the portion irradiated with the laser beam is transferred, taper does not occur on the side of the pattern as compared with the case of using the photolithography process as in the related art.

이와 같이 레이저빔으로 감광성 필름(200)을 주사(scanning)함으로써, 도 6e에 도시한 바와 같이 배향막(140) 상부에 블랙 매트릭스(150)를 형성하는데, 컬러필터(121, 122, 123)와 대응되는 부분에는 레이저빔이 조사되지 않도록 하여, 블랙 매트릭스(150)가 컬러필터(121, 122, 123)와 대응되는 위치에 개구부(151)를 가지도록 한다. 이때, 블랙 매트릭스(150)의 두께를 수 ㎛ 정도로 함으로써, 이후 합착되는 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서의 역할도 하도록 한다.By scanning the photosensitive film 200 with a laser beam as described above, a black matrix 150 is formed on the alignment layer 140 as shown in FIG. 6E, which corresponds to the color filters 121, 122, and 123. The black matrix 150 has an opening 151 at a position corresponding to the color filters 121, 122, and 123 so that the laser beam is not irradiated to the portion to be irradiated. In this case, the thickness of the black matrix 150 is about several μm, thereby serving as a spacer for maintaining a constant gap between the color filter substrate and the array substrate to be bonded thereafter.

따라서, 본 발명에서는 블랙 매트릭스(150)가 러빙된 배향막(140) 상부의 화소 영역 경계 부분에 위치하므로, 러빙에 의해 화소 영역 경계 부분에서 빛샘이 일어나는 것을 방지할 수 있으며, 화질의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 블랙 매트릭스(150)를 열전사법으로 형성하고, 블랙 매트릭스(150)가 스페이서의 역할도 겸하게 함으로써, 제조 공정을 감소시킬 수 있다.Accordingly, in the present invention, since the black matrix 150 is positioned at the pixel region boundary portion above the rubbed alignment layer 140, light leakage may be prevented from occurring at the pixel region boundary portion due to rubbing, and the degradation of image quality may be prevented. Can be. In addition, in the present invention, the black matrix 150 is formed by thermal transfer, and the black matrix 150 also serves as a spacer, thereby reducing the manufacturing process.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 컬러필터 기판에서는 블랙 매트릭스를 열전사법으로 배향막 상부에 형성하는데, 블랙 매트릭스의 두께를 컬러필터 기판과어레이 기판 사이의 간격과 동일하게 함으로써 블랙 매트릭스가 스페이서의 역할도 겸하여, 제조 공정 및 비용을 감소시킬 수 있다.In the color filter substrate for a liquid crystal display according to the present invention, a black matrix is formed on the alignment layer by thermal transfer, and the black matrix serves as a spacer by making the thickness of the black matrix equal to the distance between the color filter substrate and the array substrate. The manufacturing process and cost can be reduced.

또한, 블랙 매트릭스가 배향막 상부의 화소 영역 경계 부분에 위치하므로, 이 부분에서 러빙에 의해 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수도 있다.In addition, since the black matrix is positioned at the boundary portion of the pixel region on the alignment layer, light leakage can be prevented from occurring due to rubbing in this portion.

Claims (3)

일정 간격 이격되어 있는 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판 사이에 주입되어 있는 액정층으로 이루어진 액정 표시 장치에 있어서,A liquid crystal display device comprising an array substrate and a color filter substrate spaced at regular intervals, and a liquid crystal layer injected between the array substrate and the color filter substrate. 절연 기판을 구비하는 단계;Providing an insulating substrate; 상기 절연 기판 상부에 적, 녹, 청의 컬러필터를 각각 형성하는 단계;Forming red, green, and blue color filters on the insulating substrate, respectively; 상기 컬러필터 상부에 공통 전극을 형성하는 단계;Forming a common electrode on the color filter; 상기 공통 전극 상부에 배향막을 형성하는 단계;Forming an alignment layer on the common electrode; 상기 배향막 상부에 상기 컬러필터와 대응하는 개구부를 포함하며, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판 사이의 간격과 동일한 두께를 가지는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계Forming a black matrix on the alignment layer and having an opening corresponding to the color filter, the black matrix having a thickness equal to a distance between the array substrate and the color filter substrate; 를 포함하는 액정 표시 장치용 컬러필터 기판의 제조 방법.The manufacturing method of the color filter substrate for liquid crystal display devices containing these. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는 레이저빔을 이용한 열전사 방법으로 이루어지는 컬러필터 기판의 제조 방법.The forming of the black matrix is a method of manufacturing a color filter substrate using a thermal transfer method using a laser beam. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 컬러필터를 형성하는 단계는 레이저빔을 이용한 열전사 방법으로 이루어지는 컬러필터 기판의 제조 방법.Forming the color filter is a method of manufacturing a color filter substrate comprising a thermal transfer method using a laser beam.
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