KR100686225B1

KR100686225B1 - 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR100686225B1
Application number: KR1020000009504A
Authority: KR
Inventors: 최준후; 심정욱; 노수귀
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: KR20010084456A

Abstract

본 발명에서는 절연 기판 위에 홈을 가지는 색 필터를 형성한 다음, ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 색 필터 및 홈을 덮는 공통 전극을 형성한다. 이어, 공통 전극 상부에 유기 물질인 블랙 매트릭스를 코팅한다. 다음, 블랙 매트릭스를 노광 및 현상하여 홈 상부를 제외한 블랙 매트릭스를 제거하고, 애싱 방법을 이용하여 남아 있는 홈 상부의 블랙 매트릭스를 일부 제거한다. 블랙 매트릭스의 높이는 색 필터 상부의 공통 전극과 같게 형성할 수 있으며, 더 높거나 더 낮을 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는 색 필터가 손상되지 않으면서도 전극을 패터닝한 것과 같은 효과를 가지므로 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐 수 있다.

색 필터, 블랙 매트릭스, 시야각, 개구율, 프린지 필드

Description

액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF COLOR FILTER PANEL FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 도시한 것이고,

도 2 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 나타낸 것이며,

도 7 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.

본 발명은 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 형성하는 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

그런데, 액정 표시 장치는 시야각이 좁은 단점이 있다. 이러한 단점을 극복 하고자 시야각을 넓히기 위한 다양한 방법이 제시되고 있는데, 액정 분자를 상하 기판에 대하여 수직으로 배향하고 화소 전극과 공통 전극에 개구 패턴을 형성하는 PVA(patterned vertical alignment) 방식이 그 한 예이다.

그러나, PVA 방식의 경우 상부 기판의 색 필터 위에 형성되어 있는 공통 전극에 개구 패턴을 형성하는 사진 식각 공정이 추가되어야 하며, 공통 전극에 주로 사용되는 ITO 식각시 하부의 색 필터가 손상을 입게 된다.

본 발명의 과제는 액정 표시 장치의 시야각을 넓히는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 액정 표시 장치의 색 필터의 손상을 방지하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 색 필터에 홈을 형성하고 전극을 형성한 다음 홈 내부를 유기 물질로 채운다.

본 발명에 따른 색 필터 기판의 제조 방법에서는 절연 기판 위에 홈을 가지는 색 필터를 형성하고 색 필터를 덮는 전극을 형성한 다음, 홈을 채우는 유기 물질을 형성한다.

여기서, 유기 물질을 형성하는 단계는 유기 물질을 도포하는 단계, 노광 및 현상하여 홈 상부를 제외한 유기 물질을 제거하는 단계, 이어 홈 상부의 유기 물질을 일부 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 홈 상부의 유기 물질을 일부 제거하는 단계는 애싱 방법이나 현상액을 이용할 수 있다.

유기 물질의 비저항은 1×10¹²Ω㎝ 내지 1×10¹⁴Ω㎝ 인 것이 좋으며, 유전 상수는 4이하인 것이 좋다.

여기서, 유기 물질은 블랙 매트릭스로 이루어질 수 있다.

또한, 유기 물질은 유기 감광막으로 이루어질 수 있으며, 이때 홈 하부에 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것이 좋다.

본 발명에서는 기판 위에 홈을 가지는 색 필터를 형성하고 전극을 형성한 다음 유기 물질로 홈을 채우므로 색 필터가 손상되지 않으면서도 전극을 패터닝한 것과 같은 효과를 가진다. 따라서 액정 표시 장치의 시야각을 넓힐 수 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판을 배치한 상태를 나타내는 도면으로서, 두 기판(1, 5)이 일정한 거리를 두고 마주 보고 있으며, 두 기판(1, 5)의 안쪽면에는 각각 전계 생성 전극인 화소 전극(2) 및 공통 전극(7)이 형성되어 있다. 여기서, 하부 기판(1)의 화소 전극(2)에는 개구부가 형성되어 있으며, 상부 기판(5)의 공통 전극(7) 하부에는 색 필터(6)가 형성되어 있다. 색 필터(6)는 적, 녹, 청의 세가지 색으로 이루어지는데 하나의 색이 하나의 화소와 마주 대하도록 한다. 전극(2, 7) 위에는 각각 수직 배향막(3, 8)이 형성되어 있고, 두 배향막(3, 8) 사이에는 음의 유전율 이방성을 가지는 액정층(10)이 위 치하고 있다. 각각의 기판(1, 5) 바깥면에는 액정층(10)으로 들어가는 빛 및 액정층(9)을 통과해 나오는 빛을 편광시키는 편광판(4, 9)이 부착되어 있는데, 하부 기판(1)에 부착된 편광판(4)의 편광축은 상부 기판(5)에 부착된 편광판(9)의 편광축에 대하여 90˚의 각을 이루고 있다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 도시한 것이다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 절연 기판(11) 위에 금속막으로 이루어진 블랙 매트릭스(20)를 형성하고, 그 위에 색 필터(30)를 형성한다. 색 필터(30)는 홈(301)을 가지는데, 홈(301)은 블랙 매트릭스(20) 상부에 위치한다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 색 필터(30) 및 홈(301)을 덮는 공통 전극(40)을 형성한다.

다음, 도 4에 도시한 바와 같이 공통 전극(40) 상부에 저유전율을 가지는 유기 감광막(50)을 코팅한다. 유기 감광막(50)의 비저항은 1×10¹²Ω㎝ 내지 1×10¹⁴Ω㎝ , 유전 상수(dielectric constant)는 4이하인 것이 바람직하다.

이어, 도 5에 도시한 바와 같이 유기 감광막(50)을 노광 및 현상하여 홈(301) 상부를 제외한 유기 감광막(50)을 제거한다.

다음, 도 6에 도시한 바와 같이 애싱(ashing) 방법을 이용하여 남아 있는 유기 감광막(50)의 일부를 제거하는데, 이때 제거 후 남은 유기 감광막(50)의 높이는 색 필터(30) 상부의 공통 전극(40)과 같게 형성할 수 있으며, 더 높거나 더 낮을 수도 있다. 이때, 애싱 방법 대신 현상액(developer)에 담그는 시간을 길게 하여 유기 감광막(50)을 제거할 수 있으며, 이 공정은 생략할 수도 있다.

여기서, 유기 감광막(50)은 빛을 받은 부분이 현상 후 남아 있는 성질의 음성 감광막(50)을 이용하는데, 이와 반대로 빛을 받지 않은 부분이 현상 후 남게 되는 양성 감광막을 이용할 수도 있다.

한편, 본 발명에서 자외선을 흡수하는 색 필터(30)를 사용할 경우에는 색 필터(30)를 마스크로 후면 노광을 실시한 다음 유기 감광막(50)을 현상할 수도 있다.

다음, 도 7 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 제조하는 방법을 도시한 것이다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이 절연 기판(11) 위에 홈(311)을 가지는 색 필터(31)를 형성한다.

다음, 도 8에 도시한 바와 같이 ITO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 색 필터(31) 및 홈(311)을 덮는 공통 전극(41)을 형성한다.

다음, 도 9에 도시한 바와 같이 공통 전극(41) 상부에 감광성 유기 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(60)를 코팅한다. 여기서, 블랙 매트릭스(60)의 비저항은 1×10¹²Ω㎝ 내지 1×10¹⁴Ω㎝, 유전 상수는 4이하인 것이 바람직하다.

이어, 도 10에 도시한 바와 같이 블랙 매트릭스(60)를 노광 및 현상하여 홈(311) 상부를 제외한 블랙 매트릭스(60)를 제거한다.

다음, 도 11에 도시한 바와 같이 애싱 방법을 이용하여 남아 있는 블랙 매트 릭스(60)의 일부를 제거한다. 이때, 블랙 매트릭스(60)의 높이는 색 필터(31) 상부의 공통 전극(41)과 같게 형성할 수 있으며, 더 높거나 더 낮을 수도 있다. 이때, 애싱 방법 대신 현상액에 담그는 시간을 길게 하여 남아있는 블랙 매트릭스(60)를 제거할 수 있으며, 이 공정은 생략할 수도 있다. 여기서, 자외선을 흡수하는 색 필터(31)를 사용할 경우에는 색 필터(31)를 마스크로 후면 노광을 실시하여 색 필터(31) 상부의 블랙 매트릭스(60)를 현상할 수 있다.

이와 같이 형성된 홈(311)의 가장자리 부분에서는 공통 전극(41)에 전압이 인가되었을 때 프린지 필드(fringe field)가 생성되는데 유기 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(60)가 공통 전극(41) 위에 형성되어 있으므로 프린지 필드의 휘는 정도가 증가한다. 따라서, 본 발명에 따르면 색 필터(31)의 손상을 방지하면서도 공통 전극(41)에 개구 패턴이 형성된 것과 같은 효과를 낼 수 있다.

또한, 제2 실시예에서는 블랙 매트릭스(60)가 홈(311) 부분에만 형성되므로 제1 실시예에서 보다 개구율이 8% 이상 증가한다.

본 발명에서는 색 필터에 홈을 형성한 다음 공통 전극을 형성하고 홈 내부를 유기 블랙 매트릭스로 채움으로써 프린지 필드의 세기를 강화하고 개구율을 증가시킬 수 있다.

Claims

절연 기판 위에 홈을 가지는 색 필터를 형성하는 단계,

상기 색 필터 위에 형성되며 상기 절연 기판 전면에 공통 전극을 형성하는 단계,

상기 홈을 채우는 유기 물질층을 형성하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제1항에서,

상기 유기 물질을 형성하는 단계는 상기 유기 물질을 도포하는 단계,

노광 및 현상하여 상기 홈 상부를 제외한 상기 유기 물질을 제거하는 단계 및

상기 홈 상부의 유기 물질을 일부 제거하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제2항에서,

상기 홈 상부의 유기 물질을 일부 제거하는 단계는 애싱 방법을 이용하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제2항에서,

상기 홈 상부의 유기 물질을 일부 제거하는 단계는 현상액을 이용하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제1항에서,

상기 유기 물질의 비저항은 1×10¹²Ω㎝ 내지 1×10¹⁴Ω㎝ 인 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제5항에서,

상기 유기 물질의 유전 상수는 4이하인 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제6항에서,

상기 유기 물질은 블랙 매트릭스인 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제6항에서,

상기 유기 물질은 유기 감광막인 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.
제8항에서,

상기 홈 하부에 블랙 매트릭스를 더 포함하는 액정 표시 장치용 색 필터 기판의 제조 방법.