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KR20060095670A - 컬러 필터 표시판 및 그 제조 방법 - Google Patents

컬러 필터 표시판 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20060095670A
KR20060095670A KR1020050016454A KR20050016454A KR20060095670A KR 20060095670 A KR20060095670 A KR 20060095670A KR 1020050016454 A KR1020050016454 A KR 1020050016454A KR 20050016454 A KR20050016454 A KR 20050016454A KR 20060095670 A KR20060095670 A KR 20060095670A
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color filter
cover layer
forming
common electrode
display panel
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주묘경
강민
권성규
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판 위에 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 순차적으로 형성하는 단계, 상기 컬러 필터 위에 복수의 노즐로부터 유기 물질을 분사하는 방법으로 덮개층을 형성하는 단계, 및 상기 덮개층 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법을 제공한다.
잉크젯, 덮개층, 평탄화, 컬러 필터

Description

컬러 필터 표시판 및 그 제조 방법{COLOR FILTER PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
도 1 내지 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 필터 표시판의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 단면도이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 필터 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명은 컬러 필터 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판과 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터가 형성되어 있는 컬러 필터 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 대향하는 양 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.
이 중, 컬러 필터 표시판은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터가 열 에 따라 순차적으로 형성되어 있기 때문에 각 컬러 필터 위에는 울통불퉁한 단차가 발생한다. 이 경우, 컬러 필터 위에 형성되는 공통 전극도 상기 단차에 따라 평탄하게 형성되지 못한다. 이러한 단차는 외부에서 얼룩 또는 잔상으로 인식되어 표시 특성이 불량해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 공통 전극의 평탄성을 높여 표시 특성을 개선시킬 수 있는 컬러 필터 표시판 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 컬러 필터 표시판의 제조 방법은, 기판 위에 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 순차적으로 형성하는 단계, 상기 컬러 필터 위에 복수의 노즐로부터 유기 물질을 분사하는 방법으로 덮개층을 형성하는 단계, 및 상기 덮개층 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 컬러 필터 표시판의 제조 방법에서, 상기 덮개층을 형성하는 단계는 컬러 필터의 단차에 따라 복수의 영역으로 나누고 각 영역마다 노즐로부터 분사되는 방울수를 조절함으로써 서로 다른 양의 유기 물질을 분사하는 방법으로 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 컬러 필터 표시판은, 기판, 기판 위에 형성되어 있으며 단차를 가지는 컬러 필터, 상기 컬러 필터 위에 형성되어 있으며 복수의 노즐로부터 분사된 유기 물질로 이루어지는 덮개층 및 상기 덮개층 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 8을 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 필터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.
도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 필터 표시판은 기판(210), 기판(210) 위에 형성되어 있는 블랙 매트릭스(black matrix)와 같은 차광 부재(220), 차광 부재(220) 사이에 형성되어 있으며 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 순차적으로 형성되어 있는 컬러 필터(230R, 230G, 230B), 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 위에 형성되어 있는 덮개층(overcoat)(250) 및 덮개층(250) 위에 형성되어 있는 공통 전극(270)을 포함한다.
기판(210) 위에 차광 부재(220)는 1.5 내지 4㎛의 두께로 형성되어 있다. 1.5㎛보다 얇은 경우에는 복수의 차광 부재(220) 사이에 컬러 필터가 형성되도록 하는 격벽 역할을 완전히 수행할 수 없고, 4㎛보다 두꺼운 경우에는 차광 부재(220) 양단의 테이퍼 각도(θ)가 저하되어 잔상 및 직진성 불량 등이 발생할 수 있기 때문이다.
차광 부재(220)는 소정 간격으로 분리된 복수개 형성되어 있으며, 네가티브(negative)형 감광성 수지로 이루어져 있다.
소정 간격으로 분리되어 있는 복수의 차광 부재(220) 사이에는 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 스트라이프(stripe) 형태로 교번하여 형성되어 있으며, 차광 부재(220)와 일부 중첩되어 있다. 각 컬러 필터(230R, 230G, 230B)에서, 차광 부재(220)와 중첩된 부분은 차광 부재(220)의 두께만큼 높게 형성되기 때문에, 컬러 필터의 단면은 도 8과 같이 평탄하게 형성되지 못한다.
컬러 필터(230R, 230G, 230B)와 차광 부재(220) 위에는 컬러 필터(230R, 230G, 230B)와 차광 부재(220)의 단차를 평탄화하기 위한 덮개층(250)이 형성되어 있다. 덮개층(250)은 아크릴계 유기 화합물로 이루어진다.
덮개층(250) 위에는 ITO 또는 IZO로 형성되어 있으며 복수의 절개부(271, 272)를 포함하는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 필터 표시판의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 유리 또는 플라스틱 소재로 이루어진 기판(210) 위에 네가티브형 감광성 수지막(220)을 약 1.5 내지 4㎛의 두께로 형성한다.
그 다음, 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 350 내지 440㎚ 파장 영역의 빛으로 감광성 수지막(220)을 노광한 후 약 110℃의 온도로 90 내지 130초 동안 후노광 열처리(post exposure bake)를 수행한다.
이어서, 2.38% TMAH 용액을 이용하여 감광성 수지막을 현상한 후, 약 220℃에서 150 내지 200초간 열경화(curing)한다. 이로써, 도 2에서 보는 바와 같이, 소정 간격으로 분리되어 있는 복수개의 차광 부재(220)가 형성된다.
이어서, 도 3에서 보는 바와 같이, 복수개의 차광 부재(220) 사이에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 순차적으로 형성한다.
컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방법으로 형성한다.
컬러 필터 형성을 위한 잉크젯 프린팅 시스템(도시하지 않음)은 잉크젯 프린팅 본체, 잉크젯 프린팅 헤드, 노즐 및 상기 노즐로부터 분사되는 잉크젯용 잉크 조성물을 포함하며, 유리 기판 위의 소정 영역에 컬러 필터용 잉크를 정확히 분사하기 위해 분사 정밀도, 분사량의 확보 및 상기 세 가지 구성요소의 유기적인 조절이 필요하다.
잉크젯 프린팅은, 잉크젯 헤드에 연결된 복수개의 노즐을 통하여 복수개의 차광 부재(220) 사이의 소정 위치에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 잉크를 일정 부피로 분사하는 방법으로 수행한다.
이로써, 도 3에서 보는 바와 같이, 복수개의 차광 부재(220) 사이에 교번하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 순차적으로 형성된다.
이 경우, 삼색의 잉크는 복수개의 차광 부재(220) 사이뿐만 아니라 차광 부재(220) 위에도 일부 중첩되게 형성된다.
따라서, 도 4에서 보는 바와 같이, 각 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 각 차광 부재(220) 사이의 제1 영역(A), 차광 부재(220) 위의 제2 영역(C) 및 상기 제1 영역(A) 및 제2 영역(C) 사이의 제3 영역(B)에서 다른 높이로 형성될 수 있다.
그 다음, 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 및 복수개의 차광 부재(220) 위에 덮개층(250)을 형성한다.
덮개층(250)은 잉크젯 프린팅 방법으로 수행한다.
도 5에서 보는 바와 같이, 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있는 기판(210) 위에 잉크젯 프린팅 본체(도시하지 않음), 잉크젯 프린팅 헤드(51) 및 복수개의 노즐(52a, 52b, 52c)을 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템을 배치한다.
그 다음, 각 노즐(52a, 52b, 52c)로부터, 예컨대 아크릴계 성분을 함유하는 잉크 용액을 분사한다. 이 경우, 각각 다른 높이를 가지는 차광 부재(220) 사이의 제1 영역(A), 차광 부재(220) 위의 제2 영역(C) 및 상기 제1 영역(A)과 제2 영역(C) 사이의 제3 영역(B) 위에 각각 배치되는 노즐(52a, 52c, 52b)에서 분사되는 잉크 용액의 방울수를 조절함으로써 분사량을 다르게 설정할 수 있다.
따라서, 예컨대 다른 영역과 비교하여 상대적으로 낮은 높이를 가지는 제1 영역(A)에는 다른 영역보다 많은 양의 분사량을 공급하고 상대적으로 높은 높이를 가지는 제3 영역(B)에는 다른 영역보다 적은 분사량을 공급한다.
이로써, 컬러 필터(230R, 230G, 230B)와 덮개층(250)을 포함한 전체적인 두께가 균일하게 되어, 도 6에서 보는 바와 같이, 평탄한 덮개층(250)을 형성할 수 있다.
그 다음, 도 7에서 보는 바와 같이, 덮개층(250) 위에는 공통 전극(270)을 형성한다. 공통 전극(270)은 ITO 또는 IZO로 형성한다.
이어서, 공통 전극(270) 위에 감광성 수지막(도시하지 않음)을 스핀 코팅으로 형성하고, 소정 패턴이 형성되어 있는 마스크를 이용하여 노광 및 현상한다.
이로써, 도 8에서 보는 바와 같이, 복수의 절개부(271, 272)를 포함하는 복수의 공통 전극 패턴(270)이 형성된다.
복수의 절개부(271, 272)는, 공통 전극과 대향하는 화소 전극(도시하지 않음)의 복수의 절개부와 교번하여 형성되어 있다.
복수의 절개부(271, 272)의 갯수는 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(271, 272)와 중첩하여 절개부(271, 272) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 컬러 필터 표시판(200), 상기 컬러 필터 표시판에 대향하는 박막 트랜지스터 표시판(100) 및 상기 컬러 필터 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100) 사이에 개재되어 있으며 복수의 액정 분자(310)로 이루어진 액정층(3)을 포함하는 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 9는 하나의 화소 영역에 대하여만 확대하여 보여주는 것으로, 컬러 필터표시판(200)은 도 8에서 하나의 화소 영역(D)만을 확대한 것이다.
박막 트랜지스터 표시판(100)은 기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)과 유지 전극(133b, 133d)을 포함하는 유지 전극선(131)이 형성되어 있고, 그 상부에 게이트 절연막(140), 반도체층(151,154), 저항성 접촉 부재(161, 163, 165)이 연속적으로 적층되어 있으며, 그 상부에 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)이 소정 패턴으로 형성되어 있으며, 그 상부에 접촉구(185)가 형성되어 있는 보호막(180)이 덮여있다. 또한, 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(175)과 접촉되어 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 복수의 절개부(191, 192)를 가지며, 이들 절개부(191, 192)에 의하여 복수의 영역으로 분할된다.
또한, 화소 전극(190)의 절개부(191, 192)는 컬러 필터 표시판(200)의 복수의 절개부(271, 272) 사이에 평행하게 배치되어 액정의 배향을 제어한다.
양 표시판(100, 200)에 형성되어 있는 복수의 절개부(191, 192, 271, 272)는 하나의 화소 영역을 복수의 부영역(sub-area)로 나누며, 각 부영역은 평행하게 마주보는 한 쌍의 주변을 가지고 있다.
복수의 절개부(191, 192, 271, 272)는 전계가 인가되었을 때 액정층(3)의 액정 분자(310)가 기울어지는 방향을 제어한다. 이에 대하여 간략히 설명한다.
공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(190)에 데이터 전압을 인가하면 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 실질적으로 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자(310)들은 이 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장 방향과 수직이 되도록 배열하고자 한다.
화소 전극(190)과 공통 전극(270)의 절개부(191, 192, 271, 272)는 전기장을 왜곡하여 수평 성분을 형성하기 때문에, 각 부영역 위의 액정 분자들은 이 수평 성분에 의하여 한정되는 방향으로 기울어지며, 이러한 경사 방향의 수평면 상에서의 분포는 크게 네 방향이 되고 이에 따라 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
절개부(191, 192, 271, 272)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 두 편광판(12, 22)의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기와 같이, 덮개층을 잉크젯 프린팅 방식으로 형성하고 하부의 컬러 필터 단차에 따라서 잉크 분사량을 다르게 조절함으로써 돌기 얼룩 없이 평탄하게 형성 된 컬러 필터 표시판을 제공할 수 있고 이를 포함한 액정 표시 장치의 표시 특성을 개선시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판 위에 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 순차적으로 형성하는 단계,
    상기 컬러 필터 위에 복수의 노즐로부터 유기 물질을 분사하는 방법으로 덮개층을 형성하는 단계, 및
    상기 덮개층 위에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  2. 제1항에서, 상기 덮개층을 형성하는 단계는 복수의 영역으로 나누고 각 영역마다 서로 다른 양의 유기 물질을 분사하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  3. 제2항에서, 상기 덮개층을 형성하는 단계는 상기 컬러 필터의 단차에 따라 복수의 영역으로 나누고 각 영역마다 노즐로부터 분사되는 방울수를 조절함으로써 서로 다른 양의 유기 물질을 분사하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  4. 제1항에서, 상기 덮개층은 아크릴계 화합물로 형성하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  5. 제1항에서, 상기 컬러 필터를 형성하는 단계는 복수의 노즐로부터 컬러 필터용 잉크를 분사하는 방법으로 수행하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  6. 제1항에서, 상기 컬러 필터를 형성하는 단계 전에 소정 간격으로 분리되어 있는 차광 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  7. 제1항에서, 상기 공통 전극을 형성하는 단계 후에 상기 공통 전극을 사진 식각하여 복수의 절개부를 형성하는 단계를 더 포함하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  8. 제1항에서, 상기 공통 전극을 형성하는 단계는 ITO 또는 IZO로 형성하는 컬러 필터 표시판의 제조 방법.
  9. 기판,
    기판 위에 형성되어 있으며 단차를 가지는 컬러 필터,
    상기 컬러 필터 위에 형성되어 있으며 복수의 노즐로부터 분사된 유기 물질로 이루어지는 덮개층, 및
    상기 덮개층 위에 형성되어 있는 공통 전극을 포함하는 컬러 필터 표시판.
  10. 제9항에서, 상기 덮개층은 상기 컬러 필터의 단차에 따라 복수의 영역으로 나누고 각 영역마다 다른 양의 유기 물질로 이루어지는 컬러 필터 표시판.
  11. 제9항에서, 상기 공통 전극은 복수의 절개부를 포함하는 컬러 필터 표시판.
  12. 제9항에서, 상기 기판 위에 소정 간격으로 형성되어 있는 차광 부재를 더 포함하는 컬러 필터 표시판.
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Patent event date: 20050228

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