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KR100710178B1 - color filter substrate of liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents

color filter substrate of liquid crystal display device and method for manufacturing the same Download PDF

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KR100710178B1
KR100710178B1 KR1020050075823A KR20050075823A KR100710178B1 KR 100710178 B1 KR100710178 B1 KR 100710178B1 KR 1020050075823 A KR1020050075823 A KR 1020050075823A KR 20050075823 A KR20050075823 A KR 20050075823A KR 100710178 B1 KR100710178 B1 KR 100710178B1
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Abstract

본 발명은 공정 단순화 및 제조 비용을 줄이고 색 재현 특성을 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판과, 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 형성되는 적, 녹, 청색의 컬러 필터와, 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성되는 트랜치와, 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터가 오버랩되어 형성되는 블랙 매트릭스를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can simplify process, reduce manufacturing cost, and improve color reproduction characteristics. Red, green, and blue color filters respectively formed in the color filter region of the substrate, trenches having a predetermined depth in the black matrix region of the substrate, and red, green, and blue color filters overlapping the trench. It is characterized in that it comprises a black matrix formed.

컬러 필터, 트랜치, 블랙 매트릭스, 오버랩 Color Filters, Trench, Black Matrix, Overlap

Description

액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법{color filter substrate of liquid crystal display device and method for manufacturing the same}Color filter substrate of liquid crystal display device and method for manufacturing the same

도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부 영역에 대한 입체도1 is a three-dimensional view of a portion of a general liquid crystal display device

도 2a는 종래 기술에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도Figure 2a is a plan view showing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the prior art

도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따라 절단한 액정표시장치용 컬러 필터 기판을 나타낸 단면도FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a color filter substrate for a liquid crystal display device cut along the line II-II ′ of FIG. 2A.

도 3a 내지 도 3f는 종래 기술에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타낸 공정단면도3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the prior art.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 단면도4 is a cross-sectional view of a color filter substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도5A to 5G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 단면도6 is a cross-sectional view of a color filter substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도7A to 7H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 단 면도8 is a cut-away view of a color filter substrate for a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 기판 110 : 포토레지스트100 substrate 110 photoresist

120 : 트랜치 130 : 적색 컬러 필터120: trench 130: red color filter

140 : 녹색 컬러 필터 150 : 청색 컬러 필터140: green color filter 150: blue color filter

160 : 공통 전극160: common electrode

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정 단순화 및 제조 비용을 절감하도록 한 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which simplify process and reduce manufacturing cost.

통상적으로 액정표시장치(liquid crystal display ; 이하 LCD 라고 한다)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. In general, a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD) displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field.

이를 위하여 LCD는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. To this end, the LCD includes a liquid crystal panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.

또한, 상기 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 형성되어 있다.In addition, the liquid crystal panel includes pixel electrodes and a common electrode for applying an electric field to each of the liquid crystal cells.

상기 화소전극은 하부 기판상에 액정 셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박 막트랜지스터(Thin Film Transistor)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀이 구동된다.The pixel electrode is formed for each liquid crystal cell on the lower substrate, while the common electrode is integrally formed on the front surface of the upper substrate. Each of the pixel electrodes is connected to a thin film transistor used as a switching element. The liquid crystal cell is driven along with the common electrode in accordance with the data signal supplied through the TFT.

이러한 LCD는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하며, 퍼스널 컴퓨터(personal computer)와 노트북 컴퓨터(note book computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.Such LCDs can be miniaturized compared to CRTs, and are widely used in personal computers and notebook computers, as well as office automation devices such as photocopiers, mobile phones and pagers.

한편, 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치에는 색을 구현하기 위해 빛의 삼원색에 해당하는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터를 사용한다. On the other hand, the active matrix type liquid crystal display device uses a color filter of red (R), green (G), blue (B) corresponding to the three primary colors of light to implement the color.

상기 각 컬러 필터를 인접하게 배치시키고 각각의 컬러필터에 해당하는 색신호를 인가하여 밝기를 제어함으로써 색을 표현한다.Colors are represented by arranging the color filters adjacent to each other and applying a color signal corresponding to each color filter to control brightness.

이러한 액정표시장치는 기판 세정과, 기판 제조, 기판합착/액정주입, 실장공정에 의해서 완성되게 되며 기판 제조공정에서 상부기판상에 컬러필터가 형성되게 된다.The liquid crystal display device is completed by substrate cleaning, substrate manufacturing, substrate bonding / liquid crystal injection, and mounting process, and color filters are formed on the upper substrate in the substrate manufacturing process.

일반적으로 각 컬러 필터의 제조에 사용되는 가장 보편적인 방법은 컬러필터의 재료인 폴리이미드 혹은 아크릴 수지에 안료를 분산시켜 코팅, 노광, 현상, 소성 등으로 제작되는 안료분산법이다.In general, the most common method used in the production of each color filter is a pigment dispersion method produced by coating, exposure, development, baking by dispersing the pigment in polyimide or acrylic resin, which is a material of the color filter.

이 안료 분산법은 컬러필터의 미세한 패턴을 형성하기에는 용이하지만 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각에 대해 포토리소그래픽 공정을 필요로 하므로 제조 공정이 복잡하다는 단점을 가진다.This pigment dispersion method is easy to form a fine pattern of the color filter, but has a disadvantage in that the manufacturing process is complicated because a photolithographic process is required for each of red (R), green (G), and blue (B).

도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부 영역에 대한 입체도이다.1 is a three-dimensional view of a part of a general liquid crystal display.

도 1에 도시한 바와 같이, 서로 일정간격으로 이격되어 상부 및 하부 기판(10,30)이 대향하고 있고, 상기 상부 및 하부 기판(10,30) 사이에는 액정층(50)이 개재되어 있다.As shown in FIG. 1, the upper and lower substrates 10 and 30 are opposed to each other by a predetermined interval, and the liquid crystal layer 50 is interposed between the upper and lower substrates 10 and 30.

여기서, 상기 하부 기판(30)에는 화소 영역을 정의하기 위해 다수개의 게이트 배선(32) 및 데이터 배선(34)이 서로 교차되어 있고, 상기 게이트 배선(32) 및 데이터 배선(34)이 교차되는 지점에 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다.Here, a point where a plurality of gate lines 32 and data lines 34 intersect with each other, and the gate lines 32 and data lines 34 cross each other in order to define a pixel area on the lower substrate 30. The thin film transistor T is formed on the substrate.

또한, 상기 게이트 배선(32) 및 데이터 배선(34)이 교차되는 영역으로 정의되는 화소영역(P)에는 박막트랜지스터(T)와 연결된 화소 전극(46)이 형성되어 있다.In addition, a pixel electrode 46 connected to the thin film transistor T is formed in the pixel area P defined as an area where the gate line 32 and the data line 34 cross each other.

한편, 도면에는 상세하게 도시되어 있지 않지만, 박막트랜지스터(T)는 게이트 전압을 인가받는 게이트 전극과, 데이터 전압을 인가받는 소스 및 드레인 전극과, 게이트 전압과 데이터 전압 차에 의해 전압의 온/오프를 조절하는 채널(ch : channel)로 구성된다.On the other hand, although not shown in detail in the drawing, the thin film transistor T is turned on / off by a gate electrode to which a gate voltage is applied, a source and drain electrode to which a data voltage is applied, and a gate voltage and a data voltage difference. It consists of a channel (ch: channel) to control.

그리고 상기 상부 기판(10)에는 컬러 필터층(12), 공통 전극(16)이 차례로 형성되어 있다.In addition, a color filter layer 12 and a common electrode 16 are sequentially formed on the upper substrate 10.

여기서, 상기 컬러 필터층(12)은 특정한 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터와, 상기 컬러필터의 경계부에 위치하여 액정의 배열이 제어되지 않는 하부 기판(30)의 화소영역(P) 상의 빛을 차단하는 블랙매트릭스로 구성된다.Here, the color filter layer 12 blocks a color filter that transmits only light of a specific wavelength band, and light on the pixel region P of the lower substrate 30, which is positioned at the boundary of the color filter and does not control the arrangement of liquid crystals. It consists of a black matrix.

그리고, 상기와 같이 구성된 상하부 기판(10, 30)일 일정한 간격을 갖고 합착되고, 합착된 상하부 기판(10, 30) 사이에 액정층(50)이 형성된다. 또한, 상기 합착된 상부 및 하부 기판(10, 30)의 각 외부면에는 편광축과 평행한 빛만을 투과시키는 상부 및 하부 편광판(52, 54)이 위치하고, 상기 하부 편광판(54)의 하부에는 별도의 광원인 백라이트(back light)가 배치되어 있다.In addition, the upper and lower substrates 10 and 30 configured as described above are bonded at regular intervals, and the liquid crystal layer 50 is formed between the bonded upper and lower substrates 10 and 30. In addition, upper and lower polarizing plates 52 and 54 for transmitting only light parallel to the polarization axis are positioned on each outer surface of the bonded upper and lower substrates 10 and 30, and a lower portion of the lower polarizing plate 54 is provided. A back light, which is a light source, is disposed.

이러한 액정표시장치는 풀 컬러(full color) 구현을 위해 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 삼원색으로 구성된 컬러필터를 필요로 한다.Such a liquid crystal display requires a color filter composed of red, green, and blue primary colors to realize full color.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2a는 종래 기술에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따라 절단한 액정표시장치용 컬러 필터 기판을 나타낸 단면도이다.2A is a plan view showing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the prior art, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a color filter substrate for a liquid crystal display device cut along the line II-II 'of FIG. 2A.

도 2a에 도시한 바와 같이, 화소 영역(P)을 개구부(62)로 하는 블랙매트릭스(64)가 형성되어 있고, 상기 블랙매트릭스(64)를 컬러별 경계부로 하여 개구부(62)에는 적, 녹, 청 컬러필터(66a, 66b, 66c)가 차례로 반복 배열되어 구성된 컬러필터(66)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 2A, a black matrix 64 having a pixel region P as an opening 62 is formed, and red and green are formed in the opening 62 with the black matrix 64 as a color-specific boundary. , A color filter 66 is formed in which the blue color filters 66a, 66b, 66c are sequentially arranged in sequence.

이어, 상기 컬러필터(66)를 포함한 기판의 전면에는 공통 전극(68)이 형성되어 있다.Subsequently, a common electrode 68 is formed on the entire surface of the substrate including the color filter 66.

즉, 도 2b에서와 같이, 유리 기판(60)상에 서로 일정한 간격으로 이격되게 블랙매트릭스(64)가 형성되어 있고, 상기 블랙매트릭스(64)를 컬러별 경계부로 하여 적, 녹, 청 컬러필터(66a,66b,66c)가 차례대로 형성되어 컬러필터(66)를 이루고, 상기 컬러필터(66)를 포함한 기판(60)의 전면에는 공통전극(68)이 형성되어 있 다.That is, as shown in FIG. 2B, black matrices 64 are formed on the glass substrate 60 to be spaced apart from each other at regular intervals, and the red, green, and blue color filters are formed using the black matrices 64 as color boundaries. 66a, 66b, and 66c are formed in order to form a color filter 66, and a common electrode 68 is formed on the entire surface of the substrate 60 including the color filter 66.

도 3a 내지 도 3f는 종래 기술에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the prior art.

도 3a에 도시된 바와 같이, 유리 기판(60)상에 크롬 등의 금속 박막이나 카본(Carbon) 계통의 수지 재료(64a)를 스퍼터링에 의하여 증착한다.As shown in FIG. 3A, a metal thin film such as chromium or a carbon-based resin material 64a is deposited on the glass substrate 60 by sputtering.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 수지 재료(64a)상에 포토레지스트(65)를 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 포토레지스트(65)를 패터닝하여 블랙 매트릭스 영역을 정의한다.As shown in FIG. 3B, after applying the photoresist 65 on the resin material 64a, the photoresist 65 is patterned by an exposure and development process to define a black matrix region.

이어, 상기 패터닝된 포토레지스트(65)를 마스크로 이용하여 상기 수지 재료(64a)를 선택적으로 패터닝하여 일정한 간격을 갖는 블랙 매트릭스(64)를 형성한다.Subsequently, the resin material 64a is selectively patterned using the patterned photoresist 65 as a mask to form a black matrix 64 having a predetermined interval.

여기서, 상기 블래 매트릭스(64)는 단위 화소 가장자리와 박막트랜지스터가 형성되는 영역에 상응되도록 형성하여 전계가 불안한 영역을 통과하는 영역을 차단한다.In this case, the bla matrix 64 is formed to correspond to the area where the unit pixel edge and the thin film transistor are formed to block an area where the electric field passes through the unstable area.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스(64)를 포함한 유리 기판(60)의 전면에 색상을 구현하는 적색(R) 컬러 레지스트(color resist)를 도포한다. As shown in FIG. 3C, a red (R) color resist is applied to the entire surface of the glass substrate 60 including the black matrix 64.

이어, 포토리소그래픽 공정을 통해 상기 적색 컬러 레지스트를 선택적으로 패터닝하여 상기 블랙 매트릭스(64)상에 양단이 오버랩되는 적색 컬러필터(66a)를 형성한다.Subsequently, the red color resist is selectively patterned through a photolithographic process to form a red color filter 66a having both ends overlapping on the black matrix 64.

도 3d에 도시된 바와 같이, 적색 컬러필터(66a)를 포함한 유리 기판(60)의 전면에 녹색(Green) 컬러 레지스트를 도포한다.As shown in FIG. 3D, a green color resist is applied to the entire surface of the glass substrate 60 including the red color filter 66a.

이어, 포토리소그래픽 공정을 통해 상기 녹색 컬러 레지스트를 선택적으로 패터닝하여 녹색 컬러필터(66b)를 형성한다.Subsequently, the green color resist is selectively patterned through a photolithographic process to form a green color filter 66b.

여기서, 상기 녹색 컬러필터(66b)는 상기 블랙 매트릭스(64)를 사이에 두고 상기 적색 컬러필터(66a)와 인접한 화소에 형성된다.The green color filter 66b is formed in a pixel adjacent to the red color filter 66a with the black matrix 64 interposed therebetween.

도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 녹색 컬러필터(66b)를 포함한 유리 기판(60)의 전면에 청색(Blue) 컬러 레지스트를 도포한다.As shown in FIG. 3E, a blue color resist is coated on the entire surface of the glass substrate 60 including the green color filter 66b.

이어, 포토리소그래픽 공정을 통해 상기 청색 컬러 레지스트를 선택적으로 패터닝하여 청색 컬러필터(66c)를 형성한다.Subsequently, the blue color resist is selectively patterned through a photolithographic process to form a blue color filter 66c.

여기서, 상기 청색 컬러필터(66c)는 상기 블랙 매트릭스(64)를 사이에 두고 상기 녹색 컬러필터(66b)와 인접한 화소에 형성하여, R,G,B로 구성된 컬러필터(66)를 완성한다.The blue color filter 66c is formed in a pixel adjacent to the green color filter 66b with the black matrix 64 interposed therebetween, thereby completing the color filter 66 including R, G, and B.

여기서, 상기 컬러필터(66)의 형성은 통상적으로 R, G, B순서로 한다. Here, the color filter 66 is formed in the order of R, G, and B in general.

도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터층(66)을 포함한 유리 기판(60)의 전면에 투과성과 도전성이 좋으며 화학적, 열적 안정성이 우수한 투명 전극 재료인 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링에 의해 증착하여 공통전극(68)을 형성한다.As shown in FIG. 3F, indium tin oxide (ITO), a transparent electrode material having good permeability and conductivity and excellent chemical and thermal stability, is deposited on the entire surface of the glass substrate 60 including the color filter layer 66 by sputtering. The common electrode 68 is formed.

여기서, 상기 공통 전극(68)은 TFT 어레이 기판에 형성된 화소 전극과 함께 액정 셀을 동작시키는 역할을 한다.Here, the common electrode 68 serves to operate the liquid crystal cell together with the pixel electrode formed on the TFT array substrate.

이로써, 블랙 매트릭스(64), 컬러필터층(66), 공통전극(68)을 포함한 컬러필터 기판을 완성한다.This completes the color filter substrate including the black matrix 64, the color filter layer 66, and the common electrode 68.

참고로, 횡전계방식 액정표시소자는 통상적으로, 공통전극을 TFT 어레이 기판에 형성하므로 블랙 매트릭스, 컬러필터층, 오버코트층을 형성함으로써 컬러필터층을 완성한다.For reference, a transverse electric field type liquid crystal display device typically forms a common electrode on a TFT array substrate, thereby completing a color filter layer by forming a black matrix, a color filter layer, and an overcoat layer.

그러나 상기와 같은 종래의 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the above-described conventional color filter substrate for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof have the following problems.

첫째, Cr과 같은 금속이나 블랙 수지를 이용하여 각 컬러필터의 경계부에 블랙매트릭스를 형성하기 때문에 블랙 매트릭스 재료의 사용으로 인한 제조 비용이 증가한다.First, since the black matrix is formed at the boundary of each color filter using a metal such as Cr or a black resin, the manufacturing cost due to the use of the black matrix material increases.

둘째, 블랙 매트릭스의 돌출에 의해 컬러필터층에 단차가 발생하여 색 재현 특성이 저하된다.Second, a step occurs in the color filter layer due to the protrusion of the black matrix, thereby degrading color reproduction characteristics.

셋째, 블랙 매트릭스에 각 컬러 필터를 오버랩(overlap)시키어 형성할 경우 평탄화나 OD(Optical Density) 수준을 만족시킬 수가 없다.Third, when each color filter is overlapped and formed on the black matrix, the leveling or the optical density (OD) cannot be satisfied.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 공정 단순화 및 제조 비용을 줄이도록 한 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, to simplify the process and reduce the manufacturing cost.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판은, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판과, 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 형성되는 적, 녹, 청색의 컬러 필터와, 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성되는 트랜치와, 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터가 오버랩되어 형성되는 블랙 매트릭스를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is a substrate defined by a plurality of color filter region and black matrix region, red, green, respectively formed in the color filter region of the substrate A blue color filter, a trench formed at a predetermined depth in the black matrix region of the substrate, and a black matrix formed by overlapping the red, green, and blue color filters inside the trench. .

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법은, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이를 갖는 트랜치를 형성하는 단계와, 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 차례로 오버랩하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a substrate defined by a plurality of color filter region and black matrix region, and the black matrix of the substrate Forming a trench having a predetermined depth in an area, forming a red, green, and blue color filter in the color filter area of the substrate, and forming the red, green, and blue color filter in the trench. Forming a black matrix by overlapping one by one.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법은, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이를 갖는 트랜치를 형성하는 단계; 그리고 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 형성함과 동시에 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터층의 물질을 차례로 적층하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.In addition, a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a substrate defined by a plurality of color filter region and black matrix region; Forming a trench having a predetermined depth in the black matrix region of the substrate; And forming a red, green, and blue color filter in the color filter area of the substrate, and simultaneously stacking materials of the red, green, and blue color filter layers in the trench to form a black matrix. There is another feature to be done.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a color filter substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the present invention having the above characteristics will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

- 제 1 실시예 - First Embodiment

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a color filter substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판은, 도 4에 도시한 바와 같이, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역을 갖는 투명한 재질의 기판(100)과, 상기 기판(100)의 각 컬러 필터 영역에 형성되는 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130,140,150)와, 상기 기판(100)의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성되는 트랜치(120)와, 상기 트랜치(120)의 내부에 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130,140,150)와 동일한 재질로 형성되는 블랙 매트릭스와, 상기 각 컬러 필터(130,140,150) 및 블랙 매트릭스상에 형성되는 공통 전극(160)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 4, a color filter substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 100 made of a transparent material having a plurality of color filter regions and a black matrix region, and the substrate 100. ), Red, green, and blue color filters 130, 140, and 150 formed in each color filter region, trenches 120, and a trench 120 formed in a black matrix region of the substrate 100 with a predetermined depth. And a black matrix formed of the same material as the red, green, and blue color filters 130, 140, 150, and the common electrodes 160 formed on the color filters 130, 140, 150, and the black matrix.

여기서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 트랜치(120)의 내부에 적색 컬러 필터(130), 녹색 컬러 필터(140), 청색 컬러 필터(150)의 각 컬러 레지스트(130a,140a,150a)가 패턴 형태로 잔류하여 차례로 적층되어 있다.In the black matrix, the color resists 130a, 140a, and 150a of the red color filter 130, the green color filter 140, and the blue color filter 150 remain in the pattern 120. In order.

또한, 상기 블랙 매트릭스와 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130,140,150)는 동일한 높이로 형성된다.In addition, the black matrix and the red, green, and blue color filters 130, 140, and 150 are formed at the same height.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.5A to 5G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

도 5a에 도시된 바와 같이, 투명한 재질의 기판(100)상에 포토레지스트(110)를 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 포토레지스트(110)를 선택적으로 패터 닝하여 블랙 매트릭스 영역을 정의한다.As shown in FIG. 5A, after the photoresist 110 is applied onto the transparent substrate 100, the photoresist 110 is selectively patterned by an exposure and development process to define a black matrix region. .

여기서, 상기 블랙 매트릭스 영역을 제외한 기판(100)의 다른 영역은 컬러 필터가 형성될 영역으로 하부 기판의 화소영역에 대응된다.Here, other regions of the substrate 100 except for the black matrix region are regions where color filters are to be formed and correspond to pixel regions of the lower substrate.

이어, 상기 패터닝된 포토레지스트(110)를 마스크로 이용하여 상기 노출된 기판(100)을 선택적으로 식각하여 소정 깊이를 갖는 트랜치(trench)(120)를 형성한다.Subsequently, the exposed substrate 100 is selectively etched using the patterned photoresist 110 as a mask to form a trench 120 having a predetermined depth.

여기서, 상기 트랜치(120)의 깊이는 약 5㎛이하로 형성하고, 상기 기판(100)을 식각하기 위한 에천트(etchant)는 HF를 포함한 식각 가스를 사용한다.The trench 120 has a depth of about 5 μm or less, and an etchant for etching the substrate 100 uses an etching gas including HF.

도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(110)를 제거하고, 상기 트랜치(120)를 포함한 기판(100)의 전면에 색상을 구현하는 적색(R) 컬러 레지스트(color resist)(130a)를 도포한다. As shown in FIG. 5B, a red (R) color resist 130a is formed to remove the photoresist 110 and to implement color on the entire surface of the substrate 100 including the trench 120. Apply.

여기서, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 도포하는 방법에는 스핀(spin)법과 롤 코트(roll coat)법이 있다.Here, the method of applying the red color resist 130a includes a spin method and a roll coat method.

먼저, 상기 스핀법은 기판 위에 컬러 레지스트를 적당히 흘려 놓고 기판을 고속으로 회전시킴으로써 상기 컬러 레지스트를 기판 전체에 고루 퍼지게 하는 방법이고, 상기 롤 코트법은 롤 위에 전개한 컬러 레지스트를 기판에 전사/인쇄하는 방법이다. First, the spin method is a method of spreading the color resist evenly throughout the substrate by flowing the color resist on the substrate appropriately and rotating the substrate at high speed, and the roll coating method transfers / prints the color resist developed on the roll onto the substrate. That's how.

또한, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)의 주요 성분은 일반적인 포토 레지스트와 같이 감광 조성물인 광중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder) 등과 색상을 구현하는 유기 안료 등으로 구성된다.In addition, the main component of the red color resist 130a is composed of a photopolymerization initiator, a monomer, a binder, and an organic pigment that realizes color, such as a general photoresist.

한편, 상기 기판(100)의 전면에 적색 컬러 필터(130a)를 도포할 때 상기 트랜치(120)의 내부에는 컬러 레지스트의 평탄 특성 때문에 컬러 레지스트의 두께가 다른 부분보다 더 두껍게 형성된다. On the other hand, when the red color filter 130a is applied to the entire surface of the substrate 100, the thickness of the color resist is thicker than other portions due to the flatness of the color resist inside the trench 120.

도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 적색 컬러 레지스트(130a) 상부의 패턴이 형성되는 특정 영역만을 마스크(도시되지 않음)의 차광부로 마스킹한 후, UV선을 조사하여 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 노광한다.As shown in FIG. 5C, after masking only a specific area where a pattern on the red color resist 130a is formed with a light shielding portion of a mask (not shown), UV rays are irradiated to cover the red color resist 130a. It exposes.

이 때, 노광시키는 방법에는 원판을 일광 노광하는 프록시미티(proximity)방법, 축소 패턴을 반복하여 노광하는 스테퍼(stepper)방법, 마스크 패턴을 투영하여 노광하는 미러(mirror) 투영방법의 3가지가 있다.At this time, there are three methods of exposing, including a proximity method for exposing the original light to daylight, a stepper method for repeatedly exposing a reduced pattern, and a mirror projection method for projecting and exposing a mask pattern. .

한편, 생산성을 우선으로 하는 단순 매트릭스 LCD는 정도는 열악하지만 처리속도가 빠른 프록시미티 방식을, 고정밀도가 요구되는 능동 매트릭스 LCD는 스테퍼 방식이나 미러 투영방식이 사용된다. On the other hand, simple matrix LCDs that give priority to productivity are poor in accuracy but fast in processing, and active matrix LCDs that require high precision use stepper methods or mirror projection methods.

그리고 상기 노광에 의해 광화학적 구조가 변경된 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 약 230℃의 고온에서 경화한 뒤, 현상하여 적색 컬러 필터(130)를 형성한다.The red color resist 130a having the photochemical structure changed by the exposure is cured at a high temperature of about 230 ° C., and then developed to form a red color filter 130.

여기서, 상기 현상(develop)은 딥핑(dipping), 퍼들(puddle), 샤워 스프레이(shower spray)법 중 어느 하나를 사용한다.In this case, the development may use any one of a dipping, puddle, and shower spray method.

참고로, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)가 네거티브(negative) 레지스트의 성격을 가진다면 노광되지 않는 부분이 제거되므로 상기와 달리, 패턴이 형성되는 특정영역을 마스크의 투광부로 노출시켜 노광하면 된다.For reference, if the red color resist 130a has the characteristics of a negative resist, an unexposed portion is removed. Therefore, unlike the above, the red color resist 130a may be exposed by exposing a specific region where a pattern is formed to a light transmitting portion of a mask.

한편, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 현상하여 적색 컬러 필터(130)를 형성할 경우 상기 트랜치(120)의 내부에는 전술한 바와 같이 레지스트의 평탄 특성 때문에 다른 부분보다 더 두껍게 형성되어 있기 때문에 완전히 제거되지 않고 적색 컬러 레지스트(130a)가 소정 두께만큼 잔류하여 블랙 매트릭스의 역할을 하게 된다.On the other hand, when the red color filter 130 is developed to form the red color filter 130, the trench 120 is completely thicker than other portions due to the flatness of the resist as described above. Instead, the red color resist 130a remains a predetermined thickness to serve as a black matrix.

도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 적색 컬러 필터(130)를 포함한 기판(100)의 전면에 녹색(Green) 컬러 레지스트(140a)를 도포하고, 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)의 특정영역을 마스크의 차광부로 마스킹한다.As shown in FIG. 5D, a green color resist 140a is applied to the entire surface of the substrate 100 including the red color filter 130, and a specific region of the green color resist 140a is formed on the mask. Mask with light shield.

도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 선택적으로 마스킹된 녹색 컬러 레지스트(140a)에 UV선을 조사하여 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)를 노광한 후 현상하여 녹색 컬러 필터(140)를 형성한다.As shown in FIG. 5E, the selectively masked green color resist 140a is irradiated with UV rays to expose the green color resist 140a and then developed to form a green color filter 140.

여기서, 상기 녹색 컬러 필터(140)는 상기 트랜치(120)를 사이에 두고 상기 적색 컬러 필터(130)와 인접한 화소에 형성된다.The green color filter 140 is formed in a pixel adjacent to the red color filter 130 with the trench 120 interposed therebetween.

한편, 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)를 현상하여 녹색 컬러 필터(140)를 형성할 경우 상기 트랜치(120)의 내부에는 전술한 바와 같이 레지스트의 평탄 특성 때문에 다른 부분보다 더 두껍게 형성되어 있기 때문에 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)가 완전히 제거되지 않고 소정 두께만큼 잔류하여 블랙 매트릭스의 역할을 하게 된다.On the other hand, when the green color resist 140a is developed to form the green color filter 140, the green portion of the trench 120 is thicker than other portions due to the flatness of the resist as described above. The color resist 140a is not completely removed but remains a predetermined thickness to serve as a black matrix.

도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 적색 및 녹색 컬러 필터(130, 140)를 포함한 기판(100)의 전면에 청색(Blue) 컬러 레지스트(150a)를 도포하고, 상기 청색 컬 러 레지스트(150a)의 특정영역을 마스크의 차광부로 마스킹한 후, UV선을 조사하여 상기 청색 컬러 레지스트(150a)를 노광한다.As shown in FIG. 5F, a blue color resist 150a is applied to the entire surface of the substrate 100 including the red and green color filters 130 and 140, and the blue color resist 150a is applied. After masking a specific area with the light shielding portion of the mask, the blue color resist 150a is exposed by irradiating UV rays.

이어, 상기 노광에 의해 광화학적 구조가 변경된 상기 청색 컬러 레지스트(150a)를 현상하여 청색(B) 컬러필터(150)를 형성한다.Subsequently, the blue color resist 150a whose photochemical structure is changed by the exposure is developed to form a blue (B) color filter 150.

여기서, 상기 청색 컬러 필터(150)는 상기 트랜치(120)를 사이에 두고 상기 녹색 컬러 필터(140)와 인접한 화소에 형성하여, R,G,B로 구성된 컬러필터층을 완성한다.Here, the blue color filter 150 is formed in a pixel adjacent to the green color filter 140 with the trench 120 interposed therebetween, thereby completing a color filter layer consisting of R, G, and B.

한편, 상기 청색 컬러 레지스트(150a)를 현상하여 청색 컬러 필터(150)를 형성할 경우 상기 트랜치(120)의 내부에는 전술한 바와 같이 레지스트의 평탄 특성 때문에 다른 부분보다 더 두껍게 형성되어 있기 때문에 상기 청색 컬러 레지스트(150a)가 완전히 제거되지 않고 소정 두께만큼 잔류하여 블랙 매트릭스의 역할을 하게 된다.On the other hand, when the blue color resist 150a is developed to form the blue color filter 150, the blue is formed in the trench 120 because it is thicker than other portions due to the flatness of the resist as described above. The color resist 150a is not completely removed and remains a predetermined thickness to serve as a black matrix.

따라서 상기 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성된 트랜치(120)의 내부에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 레지스트(130a,140a,150a)가 패턴 형태로 잔류하여 블랙 매트릭스 역할을 하게 된다.Therefore, red, green, and blue color resists 130a, 140a, and 150a remain in the pattern 120 in the trench 120 formed at a predetermined depth in the black matrix region to serve as a black matrix.

도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 각 컬러필터(130,140,150)상에 투과성과 도전성이 좋으며 화학적, 열적 안정성이 우수한 투명 전극 재료인 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링에 의해 증착하여 공통전극(160)을 형성한다.As shown in FIG. 5G, indium tin oxide (ITO), which is a transparent electrode material having good permeability, conductivity, and excellent chemical and thermal stability, is deposited on the color filters 130, 140, and 150 by sputtering to form a common electrode 160. Form.

여기서, 상기 공통 전극(160)은 TFT 어레이 기판에 형성된 화소 전극과 함께 액정 셀을 동작시키는 역할을 한다.Here, the common electrode 160 serves to operate the liquid crystal cell together with the pixel electrode formed on the TFT array substrate.

참고로, 횡전계방식 액정표시소자에서는 공통전극이 TFT 어레이 기판에 형성된다. 따라서, 횡전계방식 액정표시소자일 경우,상기 컬러필터층을 포함한 상기 기판 전면에는 상기 공통전극(160) 대신에 오버코트층(도면에는 도시되지 않음)이 형성된다.For reference, in the transverse electric field type liquid crystal display device, a common electrode is formed on the TFT array substrate. Therefore, in the case of a transverse electric field type liquid crystal display device, an overcoat layer (not shown) is formed on the entire surface of the substrate including the color filter layer instead of the common electrode 160.

- 제 2 실시예 -Second Embodiment

도 6는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판을 나타낸 단면도이고, 도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a color filter substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 7A to 7H illustrate a method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. The process cross section shown.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판은, 도 5에 도시한 바와 같이, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역을 갖는 투명한 재질의 기판(100)과, 상기 기판(100)의 각 컬러 필터 영역에 형성되는 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130, 140, 150)와, 상기 기판(100)의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성되는 트랜치(120)와, 상기 트랜치(120)의 내부에 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130, 140, 150)와 동일한 재질로 형성되는 블랙 매트릭스(130a, 140a, 150a)와, 상기 각 컬러 필터(130, 140, 150) 및 블랙 매트릭스상에 형성되는 공통 전극(160)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 5, a color filter substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention includes a substrate 100 made of a transparent material having a plurality of color filter regions and a black matrix region, and the substrate 100. Red, green, and blue color filters 130, 140, and 150 formed in each color filter region of the photoresist, trenches 120, and trenches formed in the black matrix region of the substrate 100 to a predetermined depth. The black matrices 130a, 140a, and 150a formed of the same material as the red, green, and blue color filters 130, 140, and 150 inside the 120, and the color filters 130, 140, 150, and black, respectively. The common electrode 160 is formed on the matrix.

여기서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 트랜치(120)의 내부에 적색 컬러 필터(130), 녹색 컬러 필터(140), 청색 컬러 필터(150)의 각 컬러 레지스트(130a,140a,150a)가 패턴 형태로 잔류하여 차례로 적층되어 있다.In the black matrix, the color resists 130a, 140a, and 150a of the red color filter 130, the green color filter 140, and the blue color filter 150 remain in the pattern 120. In order.

또한, 상기 블랙 매트릭스의 높이가 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130, 140, 150)의 높이보다 더 낮게 형성된다.In addition, the height of the black matrix is formed to be lower than the height of the red, green, and blue color filters (130, 140, 150).

여기서, 횡전계방식 액정표시장치일 경우, 상기 공통 전극(160) 대신에 오버코트층(도면에는 도시되지 않음)이 형성된다.In the case of a transverse electric field type liquid crystal display, an overcoat layer (not shown) is formed in place of the common electrode 160.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.The manufacturing method of the color filter substrate for a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention having such a configuration is as follows.

도 7a에 도시된 바와 같이, 투명한 재질의 기판(100)상에 포토레지스트(110)를 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 포토레지스트(110)를 선택적으로 패터닝하여 블랙 매트릭스 영역을 정의한다.As shown in FIG. 7A, after the photoresist 110 is coated on the transparent substrate 100, the black resist region is defined by selectively patterning the photoresist 110 through an exposure and development process.

여기서, 상기 블랙 매트릭스 영역을 제외한 기판(100)의 다른 영역은 컬러 필터가 형성될 영역으로 하부 기판의 화소영역에 대응된다.Here, other regions of the substrate 100 except for the black matrix region are regions where color filters are to be formed and correspond to pixel regions of the lower substrate.

이어, 상기 패터닝된 포토레지스트(110)를 마스크로 이용하여 상기 노출된 기판(100)을 선택적으로 식각하여 소정 깊이를 갖는 트랜치(trench)(120)를 형성한다.Subsequently, the exposed substrate 100 is selectively etched using the patterned photoresist 110 as a mask to form a trench 120 having a predetermined depth.

여기서, 상기 트랜치(120)의 깊이는 약 10㎛이하로 형성하고, 상기 기판(100)을 식각하기 위한 에천트(etchant)는 HF를 포함한 식각 가스를 사용한다.The trench 120 has a depth of about 10 μm or less, and an etchant for etching the substrate 100 uses an etching gas including HF.

도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(110)를 제거하고, 상기 트랜치(120)를 포함한 기판(100)의 전면에 색상을 구현하는 적색(R) 컬러 레지스트(color resist)(130a)를 도포한다. As shown in FIG. 7B, the photoresist 110 is removed, and a red (R) color resist 130a for implementing color on the entire surface of the substrate 100 including the trench 120 is formed. Apply.

여기서, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 도포하는 방법에는 스핀(spin)법과 롤 코트(roll coat)법이 있다.Here, the method of applying the red color resist 130a includes a spin method and a roll coat method.

먼저, 상기 스핀법은 기판 위에 컬러 레지스트를 적당히 흘려 놓고 기판을 고속으로 회전시킴으로써 상기 컬러 레지스트를 기판 전체에 고루 퍼지게 하는 방법이고, 상기 롤 코트법은 롤 위에 전개한 컬러 레지스트를 기판에 전사/인쇄하는 방법이다. First, the spin method is a method of spreading the color resist evenly throughout the substrate by flowing the color resist on the substrate appropriately and rotating the substrate at high speed, and the roll coating method transfers / prints the color resist developed on the roll onto the substrate. That's how.

또한, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)의 주요 성분은 일반적인 포토 레지스트와 같이 감광 조성물인 광중합 개시제, 모노머(monomer), 바인더(binder) 등과 색상을 구현하는 유기 안료 등으로 구성된다.In addition, the main component of the red color resist 130a is composed of a photopolymerization initiator, a monomer, a binder, and an organic pigment that realizes color, such as a general photoresist.

한편, 상기 기판(100)의 전면에 적색 컬러 필터(130a)를 도포할 때 상기 트랜치(120)의 내부에는 컬러 레지스트의 평탄 특성 때문에 컬러 레지스트의 두께가 다른 부분보다 더 두껍게 형성된다. On the other hand, when the red color filter 130a is applied to the entire surface of the substrate 100, the thickness of the color resist is thicker than other portions due to the flatness of the color resist inside the trench 120.

도 7c에 도시한 바와 같이, 적색 컬러필터 영역에만 차광부(shieding layer)가 형성된 마스크(mask1)을 상기 적색 컬러 레지스트(130a) 상부에 위치시킨 후, 광(UV)을 조사하여 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 노광한다.As shown in FIG. 7C, a mask (mask1) in which a light shielding layer is formed only in the red color filter region is positioned on the red color resist 130a, and then irradiated with light (UV) to irradiate the red color resist. 130a is exposed.

그리고, 상기 노광에 의해 광화학적 구조가 변경된 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 약 230℃의 고온에서 경화한 뒤, 현상하여 적색 컬러 필터(130)를 형성한다.In addition, the red color resist 130a having a photochemical structure changed by the exposure is cured at a high temperature of about 230 ° C., and then developed to form a red color filter 130.

여기서, 상기 현상(develop)은 딥핑(dipping), 퍼들(puddle), 샤워 스프레이(shower spray)법 중 어느 하나를 사용한다.In this case, the development may use any one of a dipping, puddle, and shower spray method.

참고로, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)가 네거티브(negative) 레지스트의 성격을 가진다면 노광되지 않는 부분이 제거되므로 상기와 달리, 패턴이 형성되는 특정영역을 마스크의 투광부로 노출시켜 노광하면 된다.For reference, if the red color resist 130a has the characteristics of a negative resist, an unexposed portion is removed. Therefore, unlike the above, the red color resist 130a may be exposed by exposing a specific region where a pattern is formed to a light transmitting portion of a mask.

한편, 상기 적색 컬러 레지스트(130a)를 현상하여 적색 컬러 필터(130)를 형성할 경우, 상기 트랜치(120)의 내부에는 전술한 바와 같이 레지스트의 평탄 특성 때문에 다른 부분보다 더 두껍게 형성되어 있기 때문에 완전히 제거되지 않고 적색 컬러 레지스트(130a)가 소정 두께만큼 잔류하여 블랙 매트릭스의 역할을 하게 된다.On the other hand, when the red color filter 130 is developed to form the red color filter 130, the trench 120 is completely thicker than other portions due to the flatness of the resist as described above. Without being removed, the red color resist 130a remains a predetermined thickness to serve as a black matrix.

도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 적색 컬러 필터(130)를 포함한 기판(100)의 전면에 녹색(Green) 컬러 레지스트(140a)를 도포하고, 녹색 컬러필터 영역에만 차광부(shieding layer)가 형성된 마스크(mask2)을 상기 녹색 컬러 레지스트(140a) 상부에 위치시킨다.As shown in FIG. 7D, a green color resist 140a is coated on the entire surface of the substrate 100 including the red color filter 130, and a light shielding layer is formed only on the green color filter area. A mask mask2 is positioned on the green color resist 140a.

도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 마스크(mask2)를 통해 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)에 광(UV)을 조사하여 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)를 노광한 후 현상하여 녹색 컬러 필터(140)를 형성한다.As shown in FIG. 7E, the green color resist 140a is irradiated with light (UV) through the mask mask2 to expose the green color resist 140a, and then developed to expose the green color filter 140. Form.

여기서, 상기 녹색 컬러 필터(140)는 상기 트랜치(120)를 사이에 두고 상기 적색 컬러 필터(130)와 인접한 화소에 형성된다.The green color filter 140 is formed in a pixel adjacent to the red color filter 130 with the trench 120 interposed therebetween.

한편, 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)를 현상하여 녹색 컬러 필터(140)를 형성할 경우 상기 트랜치(120)의 내부에는 전술한 바와 같이 레지스트의 평탄 특성 때문에 다른 부분보다 더 두껍게 형성되어 있기 때문에 상기 녹색 컬러 레지스트(140a)가 완전히 제거되지 않고 소정 두께만큼 잔류하여 블랙 매트릭스의 역할을 하게 된다.On the other hand, when the green color resist 140a is developed to form the green color filter 140, the green portion of the trench 120 is thicker than other portions due to the flatness of the resist as described above. The color resist 140a is not completely removed but remains a predetermined thickness to serve as a black matrix.

도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 적색 및 녹색 컬러 필터(130, 140)를 포함한 기판(100)의 전면에 청색(Blue) 컬러 레지스트(150a)를 도포하고, 청색 컬러필터 영역에만 차광부(shieding layer)가 형성된 마스크(mask3)을 상기 청색 컬러 레지스트(150a)상부에 위치시킨 후, 상기 마스크(mask3)를 통해 상기 청색 컬러 레지스트(150a)에 광(UV)을 조사하여 상기 청색 컬러 레지스트(150a)를 노광한다.As shown in FIG. 7F, a blue color resist 150a is coated on the entire surface of the substrate 100 including the red and green color filters 130 and 140, and the light shielding portion is shied only in the blue color filter area. After placing the mask (mask3) having a layer formed on the blue color resist 150a, the blue color resist 150a is irradiated with light (UV) to the blue color resist 150a through the mask3. ) Is exposed.

이어, 도 7g에 도시한 바와 같이,상기 노광에 의해 광화학적 구조가 변경된 상기 청색 컬러 레지스트(150a)를 현상하여 청색(B) 컬러필터(150)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7G, the blue color resist 150a whose photochemical structure is changed by the exposure is developed to form a blue (B) color filter 150.

여기서, 상기 청색 컬러 필터(150)는 상기 트랜치(120)를 사이에 두고 상기 녹색 컬러 필터(140)와 인접한 화소에 형성하여, R,G,B로 구성된 컬러필터층을 완성한다.Here, the blue color filter 150 is formed in a pixel adjacent to the green color filter 140 with the trench 120 interposed therebetween, thereby completing a color filter layer consisting of R, G, and B.

한편, 상기 청색 컬러 레지스트(150a)를 현상하여 청색 컬러 필터(150)를 형성할 경우 상기 트랜치(120)의 내부에는 전술한 바와 같이 레지스트의 평탄 특성 때문에 다른 부분보다 더 두껍게 형성되어 있기 때문에 상기 청색 컬러 레지스트(150a)가 완전히 제거되지 않고 소정 두께만큼 잔류하여 블랙 매트릭스의 역할을 하게 된다.On the other hand, when the blue color resist 150a is developed to form the blue color filter 150, the blue is formed in the trench 120 because it is thicker than other portions due to the flatness of the resist as described above. The color resist 150a is not completely removed and remains a predetermined thickness to serve as a black matrix.

따라서 상기 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성된 트랜치(120)의 내부에는 적색, 녹색, 청색의 컬러 레지스트(130a, 140a, 150a)가 잔류하여 블랙 매트릭스 역할을 하게 된다.Therefore, red, green, and blue color resists 130a, 140a, and 150a remain in the trench 120 formed at a predetermined depth in the black matrix region to serve as a black matrix.

도 7h에 도시한 바와 같이, 상기 각 컬러필터(130, 140, 150)를 포함한 기판 전면에 투과성과 도전성이 좋으며 화학적, 열적 안정성이 우수한 투명 전극 재료인 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링에 의해 증착하여 공통전극(160)을 형성한다.As shown in FIG. 7H, indium tin oxide (ITO), which is a transparent electrode material having good permeability and conductivity and excellent chemical and thermal stability, is deposited on the entire surface of the substrate including the color filters 130, 140, and 150 by sputtering. The common electrode 160 is formed.

여기서, 상기 공통 전극(160)은 TFT 어레이 기판에 형성된 화소 전극과 함께 액정 셀을 동작시키는 역할을 한다.Here, the common electrode 160 serves to operate the liquid crystal cell together with the pixel electrode formed on the TFT array substrate.

참고로, 횡전계방식 액정표시소자일 경우에는 상기 공통전극(160) 대신에 오버코트층(도면에는 도시되지 않음)을 형성한다.For reference, in the case of a transverse electric field type liquid crystal display device, an overcoat layer (not shown) is formed in place of the common electrode 160.

- 제 3 실시예 -Third embodiment

한편, 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of a color filter substrate for a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치용 컬러 필터 기판은, 도 8에 도시한 바와 같이, 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역을 갖는 투명한 재질의 기판(100)과, 상기 기판(100)의 각 컬러 필터 영역에 형성되는 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130, 140, 150)와, 상기 기판(100)의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성되는 트랜치(120)와, 상기 트랜치(120)의 내부에 적, 녹, 청색의 컬러 필터(130, 140, 150)와 동일한 재질로 형성되는 블랙 매트릭스(130a, 140a, 150a)를 구비하여 구성된다.As shown in FIG. 8, a color filter substrate for a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention includes a substrate 100 made of a transparent material having a plurality of color filter regions and a black matrix region, and the substrate 100. Red, green, and blue color filters 130, 140, and 150 formed in each color filter region of the photoresist, trenches 120, and trenches formed in the black matrix region of the substrate 100 to a predetermined depth. The black matrix 130a, 140a, and 150a formed of the same material as the red, green, and blue color filters 130, 140, and 150 may be provided inside the 120.

이 때, 상기 각 컬러 필터(130, 140, 150)과, 블랙매트릭스(130a, 140a, 150a)의 높이가 동일하게 형성된다.In this case, the heights of the color filters 130, 140, and 150 and the black matrix 130a, 140a, and 150a are formed to be the same.

그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 각 컬러 필터(130, 140, 150) 및 블랙 매트릭스(130a, 140a, 150a)상에 공통 전극(도 6의 160 참조) 또는 오버코트층이 더 형성될 수 있다.Although not shown, a common electrode (see 160 of FIG. 6) or an overcoat layer may be further formed on the color filters 130, 140, and 150 and the black matrices 130a, 140a, and 150a.

여기서, 상기 블랙 매트릭스는 상기 트랜치(120)의 내부에 적색 컬러 필터(130), 녹색 컬러 필터(140), 청색 컬러 필터(150)의 각 컬러 레지스트(130a,140a,150a)가 패턴 형태로 잔류하여 차례로 적층되어 있다.In the black matrix, the color resists 130a, 140a, and 150a of the red color filter 130, the green color filter 140, and the blue color filter 150 remain in the pattern 120. In order.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 제 3 실시예의 액정표시장치용 컬러필터 기판의 제조 방법은 다음과 같다.The manufacturing method of the color filter substrate for liquid crystal displays of the third embodiment of the present invention as described above is as follows.

즉, 상기 도 7a 내지 도 7g에서 설명한 바와 같은 공정에 의해 기판을 완성한 후, 화학기계적 연마(Chemical Mecanical Polishing)공정을 이용하여 상기 블랙 매트릭스를 구성하는 청색의 컬러 레지스트(150a)의 표면 높이로 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터층(130, 140, 150)을 연마하여 평탄화 시킨다.That is, after the substrate is completed by the process described with reference to FIGS. 7A to 7G, the surface height of the blue color resist 150a constituting the black matrix is formed by using a chemical mechanical polishing process. The red, green, and blue color filter layers 130, 140, and 150 are polished and planarized.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 액정표시장치용 컬러 필터 기판 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the color filter substrate for the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following effects.

첫째, 블랙 매트릭스 영역에 기판을 선택적으로 식각하여 트랜치를 형성한 후에 각 컬러 필터의 오버랩에 의해 블랙 매트릭스를 형성함으로써 별도의 블랙 매트릭스 재질을 사용하지 않기 때문에 재료비를 절감할 수 있다.First, since the substrate is selectively etched in the black matrix region to form a trench, the black matrix is formed by overlapping each color filter, thereby reducing the material cost.

둘째, 각 컬러 필터와 블랙 매트릭스간에 단차가 없기 때문에 색 재현 특성 이 향상된다.Second, because there is no step between each color filter and the black matrix, color reproduction characteristics are improved.

셋째, 트랜치내에 각 컬러 필터를 오버랩하여 블랙 매트릭스를 형성함으로써 균일한 오버랩 두께와 OD(optical density)치를 형성할 수 있다.Third, uniform overlap thickness and optical density (OD) value can be formed by overlapping each color filter in the trench to form a black matrix.

넷째, 수지 블랙 매트릭스를 사용하지 않기 때문에 제조 비용의 절감뿐만 아니라 블랙 매트릭스의 돌기에 의한 불량을 줄일 수가 있다. Fourth, since the resin black matrix is not used, not only the manufacturing cost can be reduced, but also the defects caused by the projection of the black matrix can be reduced.

Claims (17)

다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판과,A substrate defined by a plurality of color filter regions and a black matrix region, 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 형성되는 적, 녹, 청색의 컬러 필터와,Red, green, and blue color filters respectively formed in the color filter region of the substrate; 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이로 형성되는 트랜치와,A trench formed at a predetermined depth in the black matrix region of the substrate; 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터의 물질이 적층되어 형성되는 블랙 매트릭스를 포함하며,A black matrix formed by stacking materials of the red, green, and blue color filters in the trench, 화학적 기계적 연마를 통해 상기 각 컬러 필터와 상기 블랙 매트릭스가 동일 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판.The color filter substrate, characterized in that the color filter and the black matrix are formed at the same height through chemical mechanical polishing. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 블랙 매트릭스 및 각 컬러 필터가 형성된 기판상에 형성되는 공통전극을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판.And a common electrode formed on the substrate on which the black matrix and each color filter are formed. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 블랙 매트릭스 및 각 컬러 필터가 형성된 기판상에 형성되는 오버코트층을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판.And an overcoat layer formed on the substrate on which the black matrix and each color filter are formed. 삭제delete 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판을 준비하는 단계;Preparing a substrate defined by a plurality of color filter regions and a black matrix region; 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이를 갖는 트랜치를 형성하는 단계;Forming a trench having a predetermined depth in the black matrix region of the substrate; 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 형성하는 단계; Forming red, green, and blue color filters in the color filter region of the substrate, respectively; 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 차례로 오버랩하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 그리고,Overlapping the red, green, and blue color filters in the trench to form a black matrix; And, 상기 블랙 매트릭스와 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터가 동일한 높이를 갖도록, 화학적 기계적 연마를 통해 상기 블랙 매트릭스와 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 평탄화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법.And planarizing the black matrix and the red, green, and blue color filters by chemical mechanical polishing so that the black matrix and the red, green, and blue color filters have the same height. Method for producing a color filter substrate for an apparatus. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 트랜치는 5㎛ 이하의 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법.And said trench is formed to a depth of 5 [mu] m or less. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 트랜치는 10㎛ 이하의 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법.And said trench is formed to a depth of 10 [mu] m or less. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 트랜치는 HF를 포함한 식각 가스로 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역을 선택적으로 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법. And the trench is formed by selectively etching the black matrix region of the substrate with an etching gas including HF. 제 6 항에 있어서, 상기 각 컬러 필터는,The method of claim 6, wherein each color filter, 상기 트랜치를 포함한 기판의 전면에 적색 컬러 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 상기 컬러 필터 영역에 적색 컬러 필터를 형성하는 단계;Applying a red color resist to the entire surface of the substrate including the trench and selectively patterning to form a red color filter in the color filter area; 상기 트랜치를 포함한 기판의 전면에 녹색 컬러 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 상기 트랜치에 의해 적색 컬러 필터와 분리되도록 상기 컬러 필터 영역에 녹색 컬러 필터를 형성하는 단계; 그리고Applying a green color resist to the entire surface of the substrate including the trench and selectively patterning to form a green color filter in the color filter area to be separated from the red color filter by the trench; And 상기 트랜치를 포함한 기판의 전면에 청색 컬러 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 상기 트랜치에 의해 녹색 컬러 필터와 분리되도록 상기 컬러 필터 영역에 청색 컬러 필터를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법. Forming a blue color filter in the color filter area so as to be separated from the green color filter by the trench by applying and selectively patterning a blue color resist on the entire surface of the substrate including the trench. A manufacturing method of a color filter substrate for a display device. 제 10 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스는The method of claim 10, wherein the black matrix is 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터 레지스트를 선택적으로 패터닝할 때 상기 트랜치의 내부에 잔류되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법.And remaining inside the trench when selectively patterning the red, green and blue color filter resists. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 각 컬러 필터 및 블랙 매트릭스상에 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법. And forming a common electrode on each of the color filters and the black matrix. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 각 컬러 필터 및 블랙 매트릭스상에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법. And forming an overcoat layer on each of the color filters and the black matrix. 다수의 컬러 필터 영역과 블랙 매트릭스 영역으로 정의된 기판을 준비하는 단계;Preparing a substrate defined by a plurality of color filter regions and a black matrix region; 상기 기판의 블랙 매트릭스 영역에 소정깊이를 갖는 트랜치를 형성하는 단계;Forming a trench having a predetermined depth in the black matrix region of the substrate; 상기 기판의 컬러 필터 영역에 각각 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 형성함과 동시에 상기 트랜치의 내부에 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터층의 물질을 차례로 적층하여 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 그리고,Forming a black matrix by sequentially forming a red, green, and blue color filter in the color filter area of the substrate, and simultaneously stacking materials of the red, green, and blue color filter layers in the trench; And, 상기 블랙 매트릭스와 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터가 동일한 높이를 갖도록, 화학적 기계적 연마를 통해 상기 블랙 매트릭스와 상기 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 평탄화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법.And planarizing the black matrix and the red, green, and blue color filters by chemical mechanical polishing so that the black matrix and the red, green, and blue color filters have the same height. Method for producing a color filter substrate for an apparatus. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 각 컬러 필터 및 블랙매트릭스를 형성하는 단계는,Forming each of the color filters and the black matrix, 상기 트랜치를 포함한 기판의 전면에 적색 컬러 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 상기 컬러 필터 영역에 적색 컬러 필터를 형성하고 상기 트렌치 영역에 상기 적색 컬러 레지스터를 소정 두께로 잔존시키는 단계;Applying and selectively patterning red color resist on the entire surface of the substrate including the trench to form a red color filter in the color filter area and leaving the red color register in the trench area to a predetermined thickness; 상기 트랜치를 포함한 기판의 전면에 녹색 컬러 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 상기 트랜치에 의해 적색 컬러 필터와 분리되도록 상기 컬러 필터 영역에 녹색 컬러 필터를 형성하고 상기 트렌치 영역에 상기 녹색 컬러 레지스터를 소정 두께로 잔존시키는 단계; 그리고Applying a green color resist on the front surface of the substrate including the trench, and selectively patterning the green color filter in the color filter area to be separated from the red color filter by the trench, and the green color register in the trench area to a predetermined thickness Remaining with; And 상기 트랜치를 포함한 기판의 전면에 청색 컬러 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 상기 트랜치에 의해 녹색 컬러 필터와 분리되도록 상기 컬러 필터 영역에 청색 컬러 필터를 형성하고 상기 트렌치 영역에 상기 청색 컬러 레지스터를 소정 두께로 잔존시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법. Applying a blue color resist on the front surface of the substrate including the trench and selectively patterning the blue color resist in the color filter region so as to be separated from the green color filter by the trench and forming the blue color register in the trench region by a predetermined thickness. Method of manufacturing a color filter substrate for a liquid crystal display device comprising the step of remaining in the. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 각 컬러 필터 및 블랙 매트릭스상에 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법. And forming a common electrode on each of the color filters and the black matrix. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 각 컬러 필터 및 블랙 매트릭스상에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치용 컬러 필터 기판의 제조방법.And forming an overcoat layer on each of the color filters and the black matrix.
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