KR100233072B1 - 칼라필터 제조방법 - Google Patents

Abstract

광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 최소화된 칼라필터를 제공한다.

인접하는 블랙매트릭스 사이의 간격 보다 작은 마스크로 칼라층을 블로킹한 상태에서 칼라층 내로 자외선을 정면노광하고, 기판면에서의 난반사에 의해 블랙매트릭스 주변을 노광하여 칼라층을 원하는 두께만큼 얻을 수 있다.

광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 최소화되어 별도의 평탄화 공정을 필요로 하지 않는다.

Description

칼라필터 제조방법

본 발명은 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법에 관한 것으로, 특히, 칼라층의 단차를 극소화하여 빛의 누설을 방지하고, 또한, 배면노광 기술 및 오버코트 도포기술을 사용하지 않으므로써 공정수를 감소시킬 수 있는 칼라필터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정디스플레이 장치에 널리 사용되는 칼라필터의 제조방법에는 염색법과 분산법이 있으며, 이것은 다시 염료를 색소로 하여 염색 및 분산하는 방법과 안료를 색소로 하여 분산하는 방법으로 나뉘어진다.

이중, 염료염색법은 투명 기판상에 가염성, 감광성 수지를 노광 및 현상한 후 염색액으로 염색하는 방법이며, 염료분산법은 염료를 분산한 폴리이미드막을 포토레지스트를 이용하여 에칭하는 방법이다. 또한, 안료분산법은 감광성 수지에 안료를 분산한 감광성이 있는 재료를 도포한 후 노광 및 현상하는 방법과 폴리이미드 중에 안료를 분산한 감광성이 없는 재료를 포토레지스트를 사용하여 에칭하는 방법으로 분류할 수 있다.

이러한, 종래의 칼라필터 제조법에서는 광차단층과 칼라층의 오버랩(overlap) 부분의 단차를 최소화하기 위하여 배면노광 기술 및 오버코트 도포기술이 사용되어져 왔다.

이하에, 종래 기술을 따르는 칼라필터의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 동일부호는 동일한 기능을 갖는다.

도 1a∼도 1g에는 종래의 배면노광 기술에 의해 칼라필터를 제조하는 방법이 나타나 있다.

먼저, 도 1a에 나타내듯이, 투명 유리기판(1) 위에 일정한 간격을 두고 칼라필터소자(R, G, B)를 형성한다. 그 후, 도 1b에 나타내듯이, 기판 전면에 걸쳐 블랙수지(2)를 도포한다(Cr과 같은 금속을 사용하여 적층하는 경우도 있다). 계속해서, 도 1c에 나타내듯이, 기판의 아래쪽으로부터 자외선을 노광(배면노광)하여 광차단층의 역할을 하는 블랙매트릭스(4)를 형성한다. 이때, 블랙수지(2)는 광투과율이 현저히 낮기 때문에, 정확하게 칼라필터소자(R, G, B)와의 두께를 맞추기는 매우 어렵다. 그러한 이유로, 원하는 두께까지 블랙매트릭스(4)를 형성하기 위해서는 충분한 노광이 필요하나, 이 경우에도 과다한 노광에 의해 칼라필터 소자의 상면에도 블랙수지가 남아 있을 수 있다. 그리하여, 도 1d에 나타내듯이, 배면노광을 실시한 후 칼라필터의 상부로부터 마스크(mask)(3)를 사용하여 정면노광을 추가로 실시한다. 이 경우, 최초의 배면노광에 의해 노광되지 않은 부분은 추가되는 정면노광에 의해 노광부로 변하게 된다. 동일 도면에서 블랙수지(2) 내의 줄친 부분은 배면노광에 의해 변화된 블랙수지부이다. 지금까지의 결과로, 도 1e에 나타내듯이, 색을 구현하는 칼라필터 소자와 광차단막의 역할을 하는 블랙매트릭스(4)가 기판상에 형성된다. 계속해서, 도 1f에 나타내듯이 ITO(Indium Tin Oxide)와 투명전극 물질을 도포하여 투명도전막(5)을 형성한 후, 도 1g에 나타내듯이 보호막(6)을 도포하므로써 액정디스플레이 장치용 칼라필터가 완성된다.

그러나, 상기한 방법에 의하면 배면노광 뿐만 아니라 추가로 정면노광을 실시해야 하기 때문에, 공정이 복잡하게 되어 생산비가 증가한다는 불리한 점이 있었다.

도 2a∼도 2h에는 종래 염색법의 오버코트 도포기술에 의해 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 없애는 방법이 나타나 있다.

먼저, 도 2a에 나타내듯이, 유리기판(1) 위에 블랙매트릭스(4)를 형성한 후, 도 2b에 나타내듯이 가염성 감광막(7)을 도포하고, 도 2c에 나타내듯이 마스크(3)를 사용하여 정면노광을 실시한다. 또한, 도 2d에 나타내듯이 염색층(8) 패턴을 형성하고, 도 2e에 나타내듯이 원하는 색(R, G, B)을 염색하여 고착시킨다. 계속해서, 도 2b∼2e의 과정을 반복하여 도 2f에 나타내듯이 기판상에 칼라필터소자(R, G, B)를 형성한다. 그러나, 이렇게 형성된 칼라필터소자(R, G, B)는 각 소자들이 별개로 형성되기 때문에, 균일한 두께를 유지하는 것이 매우 어렵다. 그리하여, 도 2g에 나타내듯이 평탄화를 목적으로 오버 코트층(9)을 도포하는데, 오버 코트층(9)은 칼라필터층을 보호하는 역할도 겸하게 된다. 마지막으로, 도 2h에 나타내듯이, 오버 코트층(9) 위에 ITO와 같은 투명전극 물질을 도포하여 투명도전막(5)을 형성하는 것에 의해 칼라필터 소자가 완성된다.

도 3은 일반적인 오프 포커싱 방식에 의해 칼라필터 내의 광차단층과 칼라층 오버랩 부분의 단차를 제거하는 방법을 나타내는 도면으로서, 동일 도면에 나타내듯이, 먼저, 투명기판(1) 위에 광을 차단하는 블랙매트릭스(4)를 형성한 후, 그 위에 감광막을 도포하여 칼라층을 형성하고, 인접하는 블랙매트릭스 사이의 간격보다 큰 마스크(3)를 사용하여 자외선을 노광하므로써 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차 S를 제거한다. 즉, 오프 포커싱 방식이란, 칼라필터를 제조할 때, 기판과 마스크 사이의 간격(gap)을 증가시키는 동시에 노광량을 감소시켜 마스크 끝부분의 노광량을 작게 하므로써, 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 최소화하는 방법을 말한다.

그러나, 이와 같은 오프 포커싱 방법은 많은 양의 자외선에 의해 칼라층이 직접 노출되므로 정확하게 단차 부분을 제거하는 것이 매우 어렵고, 또한 상기한 오버코트층의 도포에 의한 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 제거하는 방법은, 오버 코트층을 도포하는 공정을 추가로 필요로 하기 때문에 생산비면에서 매우 불리하였다.

다시 말하면, 배면노광과 정면노광 기술을 함께 사용하여 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 제거하는 방법은 공정이 복잡하기 때문에 제조비가 많이 들고, 마찬가지로 오버 코트 기술을 사용하여 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 제거하는 방법도 상기한 이유로 인하여 불리한 제조 요건을 갖는다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 기판과 마스크 사이의 간격을 증가시키고, 마스크의 크기를 인접하는 블랙매트릭스 사이의 간격 보다 작게 하고, 노광량을 증가시키는 것에 의해 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 최소화된 액정디스플레이 장치용 칼라필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 또한 상기 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 최소화된 칼라필터를 사용하여 고화질의 액정디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 변형된 오프 포커싱 방식을 채택하여 칼라필터를 제조한다.

본 발명은, 앞서 설명한 일반적인 오프 포커싱 방식을 변형한 것으로, 먼저 투명기판 위에 카제인, 젤라틴 및 아크릴 등과 같은 블랙수지를 도포 및 패터닝하여 광차단용의 블랙매트릭스를 형성한다(크롬이나 산화크롬 같은 금속을 적층 및 패터닝하는 것에 의해서도 형성가능). 계속해서, 기판 전체에 걸쳐 감광막을 도포하여 칼라층을 형성한다. 이후, 인접하는 블랙매트릭스 사이의 간격 보다 작은 크기의 마스크로 칼라층을 블로킹한 상태에서 칼라층 내로 자외선을 정면노광한다. 칼라층을 투과한 자외선은 기판면에서 난반사를 일으키고, 이것에 의해 최초 정면노광에 의한 노광효과와 더불어 난반사에 의한 노광효과가 칼라층의 하부(칼라층과 기판의 접촉면)로부터 발생된다. 난반사에 의한 노광량은 서서히 증가되므로 노광시간을 적절하게 조절하여 칼라층을 원하는 두께만큼 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 종래의 기술에 비해 간단한 공정으로 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 최소화된 칼라필터를 제작할 수 있으므로 낮은 생산비로 고화질의 액정디스플레이 장치를 구현하는 것이 가능하다.

도 1a∼도 1g는, 종래의 칼라필터의 제조방법을 나타내는 도면.

도 2a∼도 2h는, 종래의 오버 코트(over coat) 기술을 이용하여 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 없애는 방법을 나타내는 도면.

도 3은, 일반적인 오프 포커싱(off-focusing) 방법에 의해 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 없애는 방법을 나타내는 도면.

도 4a∼도 4d는, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차를 없애는 방법을 나타내는 도면.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

(1) ----------------------------------- 기판,

(2) ------------------------------- 블랙수지,

(3) --------------------------------- 마스크,

(4) --------------------------- 블랙매트릭스,

(5) ----------------------------- 투명도전막,

(6) --------------------------------- 보호막,

(7) --------------------------------- 감광막,

(8) --------------------------------- 염색층,

(9) ---------------------------- 오버 코트층.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 여기서, 종래 기술에서의 도면부호가 동일하게 적용된다.

도 4a∼도 4d는 본 발명의 변형된 오프 포커싱 방법에 따라 칼라필터를 제조하는 방법을 나타낸다.

먼저, 도 4a에 나타내듯이, 기판(상판 또는 하판) 위에 블랙수지를 도포(또는 금속막 적층)(미도시)하고 패터닝하여 일정한 간격으로 광차단용 블랙매트릭스(4)를 형성한 후, 도 4b에 나타내듯이 감광막(8)을 도포하여 칼라층을 형성한다(미도시). 이어서, 도 4c에 나타내듯이, 마스크(3)를 사용하여 칼라층을 블로킹(blocking)한 상태에서 자외선을 정면노광하는데, 이때 마스크(3)의 크기는 동일 도면에서 보이는 것처럼 인접하는 블랙매트릭스 사이의 간격 보다 작게 한다. 이것은 마스크(3) 끝부분과 블랙매트릭스(4) 끝부분 사이의 영역에서, 기판(1)으로부터 난반사된 자외선을 오랜 시간에 걸쳐 노광량을 증가(종래; 200∼300mJ, 본 발명; 600∼900mJ)시키는 것에 의해 칼라층과 블랙매트릭스(4)와의 경계부분에 생성되는 단차를 극소화하기 위한 것이다. 상기 영역에는 정면노광에 의한 직접적인 자외선의 투과는 존재하지 않지만, 기판에 의해 반사된 자외선의 난반사가 존재하므로, 노광량과 노광시간을 적절하게 조절하는 것에 의해 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 극소화 된다. 그 결과, 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분은 극히 미세한 영역으로 존재하고, 오버랩된다 하더라도 단차는 약 2000∼3000Å 사이의 극히 미세한 크기로 존재한다. 이것은 후에 액정의 배향을 목적으로 하는 러빙(rubbing)에 의한 빛의 누설을 방지하는데 매우 효과적이다. 상기한 과정을 거쳐, 도 4d에 나타내듯이, 칼라필터소자(R, G, B)와 광차단용 블랙매트릭스와의 단차가 극소화된 고화질의 액정디스플레이 장치용 칼라필터를 얻을 수 있다.

본 발명의 변형된 오프 포커싱 방법에 의하면, 광차단층과 칼라층의 오버랩 부분의 단차가 최소화된 칼라필터가 가능하게 되어, 러빙 등의 처리시 빛의 누설을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 변형된 오프 포커싱 방법을 사용하므로 평탄화를 위한 오버 코트층을 필요로 하지 않는다. 즉, 공정수의 감소로 인하여 생산비를 절감할 수 있다.

결과적으로, 간단한 공정을 통하여 만들어지고, 균일한 두께를 갖는 광차단층과 칼라층으로 구성된 칼라필터에 의해 고화질의 액정디스플레이 장치가 가능하게 된다.

Claims (13)

1. 기판 상에 빛을 차단하는 복수의 차광층을 형성하는 단계와,

   상기 복수의 차광층 상면에 칼라층을 형성하는 단계와,

   상기 복수의 차광층 중 인접하는 두 차광층 사이의 간격 보다 작은 영역의 칼라층 표면으로 광을 조사하여 에칭하는 단계로 구성되는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광의 조사는 상기 기판의 정면에서 실시되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 광은 자외선인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 광에 의해 노광되는 부분과 차광층 사이의 영역은 난반사에 의해 노광되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 차광층은 수지제인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 차광층은 금속제인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 수지는 블랙수지인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 금속은 불투명 금속인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 칼라층의 형성은 염료의 염색에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 칼라층의 형성은 염료의 분산에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 차광층을 형성하는 단계는 블랙수지를 도포한 후, 패터닝하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 차광층을 형성하는 단계는 불투명금속을 적층한 후, 패터닝하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 칼라층을 형성하는 단계는 감광막을 도포한 후, 패터닝하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치의 칼라필터 제조방법.

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