KR20100057127A - 컬러필터기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

빛샘을 방지할 수 있는 컬러필터기판 및 그 제조 방법이 개시된다.

본 발명의 컬러필터 기판은, 제1 블랙 패턴들과 제2 블랙 패턴들을 포함하고, 제2 블랙 패턴들이 제1 블랙 패턴들보다 적어도 낮은 두께를 갖는 블랙 매트릭스와, 일 방향을 따라 서브 픽셀 영역과 제2 블랙 패턴 상에 일체로 형성된 컬러필터를 포함한다.

따라서, 일 방향을 따라 서브 픽셀 영역과 블랙 패턴 상에 일체로 컬러필터를 형성함에 따라, 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에서 발생된 빛샘 불량을 방지할 수 있다.

컬러필터, 블랙 매트릭스, 스트라이프, 빛샘, 잉크젯

Description

컬러필터기판 및 그 제조 방법{Color filter substrate and manufacturing method thereof}

본 발명은 빛샘을 방지할 수 있는 컬러필터기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

정보화 사회의 발달로 인해, 정보를 표시할 수 있는 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 표시 장치는 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전계발광 표시장치(organic electro-luminescence display device), 플라즈마 표시장치(plasma display panel) 및 전계 방출 표시장치(field emission display device)를 포함한다.

이 중에서, 액정표시장치는 경박 단소, 저 소비 전력 및 풀 컬러 동영상 구현과 같은 장점이 있어, 모바일 폰, 네비게이션, 모니터, 텔레비전에 널리 적용되고 있다.

액정표시장치는 액정 패널 상의 액정셀들의 광 투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 영상을 표시한다.

액정 패널은 박막트랜지스터가 배열된 박막트랜지스터 어레이 기판과, 컬러 필터가 배열된 컬러필터 기판과, 이들 기판 사이에 게재된 액정층을 포함한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 컬러필터 기판은 기판 상에 매트릭스로 배열된 블랙 매트릭스가 배치되고, 블랙 매트릭스 사이에 컬러 레진을 형성하여 컬러필터를 형성한다.

컬러 레진은 잉크젯 방식을 이용하여 블랙 매트릭스 사이의 서브 픽셀 영역에 다수의 드롭(drop)에 의해 분사된다.

이러한 경우, 다수의 드롭에 의해 분사된 컬러 레진들이 서브 픽셀 영역에서 측방향으로 퍼지게 된다. 하지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에는 컬러 레진들이 퍼지지 않게 되어 결국 서브 픽셀의 모서리 영역에는 컬러필터가 형성되지 않게 된다.

이와 같이, 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에 컬러필터가 형성되지 않게 됨에 따라, 이 모서리 영역을 통해 빛이 그대로 새어나가게 되는 빛샘 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에도 컬러필터를 완전하게 형성함에 따라 빛샘 불량을 방지할 수 있는 컬러필터 기판 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 컬러필터 기판은, 기판 상에 형성되고, 제1 방향을 따라 형성된 제1 블랙 패턴들과 제2 방향을 따라 형성된 제2 블랙 패턴들을 포함하고, 상기 제1 블랙 패턴들과 상기 제2 블랙 패턴들에 의해 서브 픽셀 영역이 정의된 블랙 매트릭스; 및 상기 제2 방향을 따라 상기 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 형성된 컬러필터를 포함하고, 상기 제2 블랙 패턴들은 상기 제1 블랙 패턴들보다 적어도 낮은 두께를 갖는다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 컬러필터 기판의 제조 방법은, 기판 상에 제1 블랙 패턴들과 제2 블랙 패턴들을 포함하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계-상기 제1 블랙 패턴들은 제1 방향을 따라 형성되고 상기 제2 블랙 패턴들은 제2 방향을 따라 형성되며, 상기 제1 및 제2 블랙 패턴들에 의해 서브 픽셀 영역이 정의됨-; 및 상기 제2 방향을 따라 상기 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 블랙 패턴들은 상기 제1 블랙 패턴들보다 적어도 낮은 두께를 갖는다.

따라서, 본 발명은 일 방향을 따라 서브 픽셀 영역과 블랙 패턴 상에 일체로 컬러필터를 형성함에 따라, 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에서 발생된 빛샘 불량을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 컬러필터 기판을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 I-I' 라인 및 J-J'라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 기판(11) 상에 매트릭스로 배열된 블랙 매트릭스(17)가 배치된다. 블랙 매트릭스(17)는 컬러필터가 형성되는 영역, 즉 서브 픽셀 영역(27)을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스(17)에 의해 컬러필터를 형성하기 위한 서브 픽셀 영역들(27)이 정의될 수 있다.

서브 픽셀 영역(27)은 적색 서브 픽셀 영역, 녹색 서브 픽셀 영역 및 청색 서브 픽셀 영역을 포함한다.

컬러필터(19)는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함한다.

적색 서브 픽셀 영역에는 적색 컬러필터가 형성되고, 녹색 서브 픽셀 영역에는 녹색 컬러필터가 형성되며, 청색 서브 픽셀 영역에는 청색 컬러필터가 형성될 수 있다.

본 발명에서 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(19)은 스트라이프 형상(stripe shape)으로 형성될 수 있다. 즉, 세로 방향(제2 방향), 즉 스트라이프 방향으로 일렬로 적색 서브 픽셀 영역들에 적색 컬러필터들이 형성되고, 적색 컬러필터들과 인접하여 스트라이프 방향으로 일렬로 녹색 서브 픽셀 영역들에 녹색 컬러필터들이 형성되며, 녹색 컬러필터들과 인접하여 스트라이프 방향으로 일렬로 청색 서브 픽셀 영역들에 청색 컬러필터들이 형성될 수 있다.

적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터의 배치 순서로 변경될 수 있다. 즉, 가로 방향을 따라 적색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 녹색 컬러필터의 순서로 배치될 수도 있고, 청색 컬러필터, 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터의 순서로 배치될 수도 있다.

블랙매트릭스(17)는 제1 블랙 패턴들(13)과 제2 블랙 패턴들(15)을 포함할 수 있다. 제1 블랙 패턴들(13)은 가로 방향(제1 방향)을 따라 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀 영역들을 정의하기 위해 배치되고, 제2 블랙 패턴들(15)은 세로 방향(제2 방향)을 따라 적색 서브 픽셀 영역들, 녹색 서브 픽셀 영역들 및 청색 서브 픽셀 영역들을 각각 정의하기 위해 배치될 수 있다.

따라서, 인접하는 제1 블랙 패턴들(13)과 제2 블랙 패턴들(15)에 의해 적색 서브 픽셀 영역, 녹색 서브 픽셀 영역 및 청색 서브 픽셀 영역 중 하나의 서브 픽셀 영역이 정의될 수 있다.

제2 방향을 따라 배치된 제2 블랙 패턴들(15)은 제1 방향을 따라 배치된 제1 블랙 패턴들(13)에 비해 40% 내지 60%의 두께를 가질 수 있다. 즉, 제2 블랙 패턴들(15)은 제1 블랙 패턴들(13)에 비해 적어도 낮은 두께를 가질 수 있다.

적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(19) 각각은 적어도 제2 블랙 패턴들(15) 상에 형성될 수 있다. 따라서, 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(19) 각각은 제2 방향을 따라 각 서브 픽셀 영역(27)뿐만 아니라 제2 블랙 패턴들(15) 상에 형성될 수 있다.

다시 말해, 각 컬러필터(19)는 각 서브 픽셀 영역(27)에서는 기판(11) 상에 접촉하여 형성되고 제2 블랙 패턴들(15) 상에서는 제2 블랙 패턴들(15) 상에 접촉하여 형성될 수 있다.

서브 픽셀 영역(27)에 형성된 컬러필터(19)의 상면과 제2 블랙 패턴(15) 상 에 형성된 컬러필터(19)의 상면은 동일한 높이를 가질 수 있다.

또한, 서브 픽셀 영역(27)과 제2 블랙 패턴(15) 상에 형성된 컬러필터(19)의 상면과 제1 블랙 패턴(13)의 상면은 동일한 높이를 가질 수 있다.

서브 픽셀 영역(27)과 제2 블랙 패턴(15) 상에 형성된 컬러필터(19)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 적색 컬러필터는 제2 방향을 따라 각 서브 픽셀 영역과 각 제2 블랙 패턴 상에 일체로 형성되고, 녹색 컬러필터는 제2 방향을 따라 각 서브 필셀 영역과 각 제2 블랙 패턴 상에 일체로 형성되며, 청색 컬러필터는 제2 방향을 따라 각 서브 필셀 영역과 각 제2 블랙 패턴 상에 일체로 형성될 수 있다.

이와 같이, 제2 방향을 따라 적색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 각각 일체로 형성함에 따라, 각 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에도 컬러필터가 형성됨에 따라 각 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에 컬러필터가 형성되지 않아 발생된 빛샘 불량을 방지할 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 컬러필터 기판의 제조 공정을 도시한 공정도이다.

도 2를 참조하여, 컬러필터 기판의 제조 공정을 설명한다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(11) 상에 아크릴 수지를 포함하는 유기물 수지(17')를 형성한다.

도 5b에 도시한 바와 같이, 하프톤 마스크(23, half-tone mask)를 기판(11) 상에 정렬한 다음 광을 조사한다. 하프톤 마스크(23)는 차단 영역(23a), 반 투과 영역(23b) 및 투과 영역(23c)을 포함한다. 차단 영역(23a)은 광이 차단하는 영역이 고, 반 투과 영역(23b)은 다수의 슬릿들(slit)로 구성되어 광을 회절시키는 영역이며, 투과 영역(23c)은 광을 그대로 투과시키는 영역이다.

차단 영역(23a)은 기판(11)에서 제1 블랙 패턴들을 형성할 영역에 위치되고, 반 투과 영역(23b)은 제2 블랙 패턴들을 형성할 영역에 위치되며, 투과 영역(23c)은 서브 픽셀 영역에 위치될 수 있다.

이와 같이, 광이 하프톤 마스크(23)로 조사됨에 따라, 차단 영역(23a)에서는 광이 차단되어 기판(11)에 광이 조사되지 않게 되어 유기물 수지(17')가 제1 블랙 패턴들(13)로 형성될 수 있다. 반 투과 영역(23b)에서는 광이 회절되어 부분적으로 기판(11)에 조사됨에 따라 회절 광에 의해 유기물 수지(17')의 상면으로부터 유기물 수지(17')가 제거되어 제1 블랙 패턴들(13)보다 낮은 두께를 갖는 제2 블랙 패턴들(15)이 형성될 수 있다. 투과 영역(23c)에서는 광이 그대로 투과되어 기판(11)에 조사됨에 따라 유기물 수지(17')가 모두 제거되어 기판(11)이 노출될 수 있다. 이렇게 노출된 영역이 서브 픽셀 영역(27)으로 정의될 수 있다.

제1 블랙 패턴들(13)과 제2 블랙 패턴들(15)에 의해 각 서브 픽셀 영역들(27)이 정의될 수 있다.

또한, 제1 블랙 패턴들(13)과 제2 블랙 패턴들(15)에 의해 블랙 매트릭스(17)가 형성될 수 있다.

도 5c에 도시한 바와 같이, 제2 방향을 따라 기판(11)을 이동시키면서 분사 헤드(미도시)의 제어에 의해 분사 노즐을 통해 컬러 레진이 기판(11)을 향해 연속적으로 드롭(drop) 및 분사될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(11)이 하부 방향에서 상부 방향으로 이동되고 그 때 분사 노즐을 통해 연속적으로 적색 컬러 레진이 기판(11)을 향해 드롭될 수 있다. 이에 따라, 기판(11)의 상부 방향에서 하부 방향을 따라 즉 제2 방향을 따라 적색 서브 픽셀 영역들(27)과 제2 블랙 패턴들(15) 상에 적색 컬러 레진이 도팅되어, 도팅된 적색 컬러 레진이 적색 서브 픽셀 영역들(27)과 제2 블랙 패턴들(15) 상에서 측 방향으로 퍼지게 되어 인접한 컬러 레진들 간에 서로 연결되어 결국 제2 방향을 따라 적색 서브 픽셀 영역들(27)과 제2 블랙 패턴들(15) 상에 일체로 적색 컬러 필터가 형성될 수 있다.

녹색 컬러 필터와 청색 컬러 필터 또한 이와 동일한 방식으로 형성될 수 있다.

아울러, 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터 및 청색 컬러 필터는 제2 방향을 따라 3개의 노즐로부터 각각 드롭된 적색 컬러 레진, 녹색 컬러 레진 및 청색 컬러 레진에 의해 동시에 형성될 수 있다.

도시되지 않았지만, 블랙 매트릭스(17)와 컬러필터들(19) 상에 오버코팅층이 더 형성될 수 있다. 이러한 오버코팅층은 컬러필터(19)와 블랙 매트릭스(17) 간의 단차를 보완하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 컬러필터(19)의 상면과 블랙 매트릭스(17)의 제1 블랙 패턴(13)의 상면이 동일한 높이를 가지므로, 오버코팅층은 생략할 수도 있다.

본 발명은 공통 전극(미도시)이 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된 횡전계 모드(in-plane switching mode)로 한정하여 설명하고 있다.

하지만, 본 발명은 공통 전극이 컬러필터 기판에 형성된 수직 전계 모드(twisted mode)에 적용될 수도 있다. 이러한 경우, 컬러필터들(19)과 블랙 매트릭스(17) 상이나 오버코팅층 상의 전면에 공통 전극이 형성될 수 있다.

이와 같이, 제2 방향을 따라 적색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 각각 일체로 형성함에 따라, 각 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에도 컬러필터가 형성됨에 따라 각 서브 픽셀 영역의 모서리 영역에 컬러필터가 형성되지 않아 발생된 빛샘 불량을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 컬러필터를 도시한 평면도이다.

도 2는 종래의 컬러필터에서 빛샘 불량을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 컬러필터 기판을 도시한 평면도.

도 4는 도 3의 I-I' 라인 및 J-J'라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 컬러필터 기판의 제조 공정을 도시한 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 컬러필터 기판 11: 기판

13: 제1 블랙 패턴 15: 제2 블랙 패턴

17: 블랙 매트릭스 19: 컬러필터

Claims (13)

1. 기판 상에 형성되고, 제1 방향을 따라 형성된 제1 블랙 패턴들과 제2 방향을 따라 형성된 제2 블랙 패턴들을 포함하고, 상기 제1 블랙 패턴들과 상기 제2 블랙 패턴들에 의해 서브 픽셀 영역이 정의된 블랙 매트릭스; 및

   상기 제2 방향을 따라 상기 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 형성된 컬러필터를 포함하고,

   상기 제2 블랙 패턴들은 상기 제1 블랙 패턴들보다 적어도 낮은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 블랙 패턴들은 상기 제1 블랙 패턴들에 비해 40% 내지 60%의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 서브 픽셀 영역은 적색 서브 픽셀 영역, 녹색 서브 픽셀 영역 및 청색 서브 픽셀 영역을 포함하고, 상기 컬러필터는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
4. 제3항에 있어서, 상기 적색 컬러필터는 상기 제2 방향을 따라 상기 적색 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
5. 제4항에 있어서, 상기 녹색 컬러필터는 상기 제2 방향을 따라 상기 적색 컬러필터와 인접하여 상기 녹색 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
6. 제5항에 있어서, 상기 청색 컬러필터는 상기 제2 방향을 따라 상기 녹색 컬러필터와 인접하여 상기 청색 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
7. 제1항에 있어서, 상기 서브 픽셀 영역에 형성된 컬러필터의 상면과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 형성된 컬러필터의 상면은 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
8. 제7항에 있어서, 상기 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 형성된 컬러필터의 상면과 상기 제1 블랙 패턴들의 상면은 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판.
9. 기판 상에 제1 블랙 패턴들과 제2 블랙 패턴들을 포함하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계-상기 제1 블랙 패턴들은 제1 방향을 따라 형성되고 상기 제2 블랙 패턴들은 제2 방향을 따라 형성되며, 상기 제1 및 제2 블랙 패턴들에 의해 서브 픽 셀 영역이 정의됨-; 및

   상기 제2 방향을 따라 상기 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 일체로 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 제2 블랙 패턴들은 상기 제1 블랙 패턴들보다 적어도 낮은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스를 형성하는 단계는,

    상기 기판 상에 유기물 수지를 형성하는 단계;

    회절 노광을 이용하여 상기 유기물 수지로부터 제1 블랙 패턴들과 상기 제2 블랙 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 블랙 패턴들은 상기 제1 블랙 패턴들에 비해 40% 내지 60%의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 서브 픽셀 영역에 형성된 컬러필터의 상면과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 형성된 컬러필터의 상면은 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 서브 픽셀 영역과 상기 제2 블랙 패턴들 상에 형성된 컬러필터의 상면과 상기 제1 블랙 패턴들의 상면은 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판의 제조 방법.

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