(57)【要約】【課題】本発明は、液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法に係り、特に、パターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法に関する。【解決手段】第１基板、第２基板と；前記第２基板上に位置して、画素領域に対応するオープン部と、前記オープン部に近接するように位置するホールがあるブラックマトリックスと；前記ブラックマトリックス上に形成されたカラーフィルター層と；前記第１基板、第２基板間で、前記ホールと対応するように位置するパターン化スペーサーを含む液晶表示装置を提供する。【選択図】    図５Ｇ
2005316365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板、第２基板と；
前記第２基板上に位置して、画素領域に対応するオープン部と、前記オープン部に近接するように位置するホールがあるブラックマトリックスと；
前記ブラックマトリックス上に形成されたカラーフィルター層と；
前記第１基板、第２基板間で、前記ホールと対応するように位置するパターン化スペーサーを含む液晶表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルター層は、前記オープン部に位置する赤色、緑色、青色のカラーフィルターを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは、前記ブラックマトリックスと重なることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記カラーフィルター層と前記パターン化スペーサー間に位置するオーバーコート層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記ホールは、四角形状及び円形状のうちのどちらかの一形状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルター層と前記パターン化スペーサー間に位置する共通電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
第１基板、第２基板がある液晶表示装置の製造方法において、基板上に画素領域と対応するオープン部と、前記オープン部に近接するように位置するホールがあるブラックマトリックスを形成する段階と；
前記ブラックマトリックス上に、カラーフィルター層を形成する段階と；
マスクとして、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルター層を利用して、前記ホールと対応するパターン化スペーサーを形成する段階を含む 液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項８】
前記パターン化スペーサーの形成前に、オーバーコート層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項９】
前記パターン化スペーサーの形成前に、前記カラーフィルター層上に、共通電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記パターン化スペーサーの形成する段階は、前記基板上に、感光性物質をコーティングする段階と、前記感光性物質をパターニングする段階を含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記感光性物質層をパターニングする段階は、マスクとして、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルター層を利用して、前記感光性物質層を露光する段階と、前記露光された感光性物質層を現像する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１２】
前記感光性物質層を露光する段階は、特定の波長帯のある光の通過を許容する間接フィルターの利用を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１３】
前記特定の波長帯は、ＵＶ光範囲であって、特に、中心波長として、約３１３ｎｍのｊ−線であることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１４】
前記光は、前記ブラックマトリックスのホールと対応する感光性物質層領域だけを露光させることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１５】
前記光は、どのようなマスクの介在なしに、前記基板の背面から直接照射されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１６】
前記感光性物質は、ブラックレジン及びエポキシレジンのうちのどちらかの１つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１７】
前記パターン化スペーサーを形成するための前記感光性物質は、ブラック顔料物質を含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１８】
前記パターン化スペーサーを形成するための前記感光性物質層の厚さの範囲は、２μｍないし８μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項１９】
前記ブラックマトリックスは、マトリックス状であって、前記オープン部は、相互に離隔されるように位置することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項２０】
前記ホールは、実質的に横の方向に沿って位置することを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項２１】
前記ホールは、実質的に縦の方向に沿って位置することを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。
【請求項２２】
前記ブラックマトリックスにある四角形及び円形のうちのどちらかの一形状であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法に係り、特に、パターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の液晶表示装置は、消費電力が低く、携帯性に優れた、技術集約的で、付加価値の高い次世代の先端ディスプレー素子として脚光を浴びている。
【０００３】
このような液晶表示装置は、一側に電極が各々形成されている２つの基板を、前記電極が向かい合うように配置して、前記２つの基板の電極間に液晶を注入した後、前記各基板に形成された電極に電圧を印加して生成される電場によって液晶分子を動かせて、前記液晶の位置変化によって異なる光の透過率により画像を表現する装置である。
【０００４】
図１を参照して、一般的な液晶表示装置を説明する。図１は、一般的な液晶表示装置の概略的な断面図である。
図示したように、一般的な液晶表示装置１０において、前記液晶表示装置１０の下部基板２０は、多数のゲート配線(図示せず)と多数のデータ配線(図示せず)が交差して画素Ｐを定義して、前記各々の画素Ｐの内部には、スイッチング素子Ｔを備えて、前記スイッチングＴｒに連結された画素電極３５で構成されたアレイ基板２０として構成されて、上部基板４０は、前記下部基板２０の画素Ｐに各々対応して、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのサブカラーフィルター４５ａ、４５ｂ、４５ｃで構成されたカラーフィルター層４５と、前記カラーフィルター層４５の各カラーパターンの境界に備えられたブラックマトリックス４２と、前記カラーフィルター層４５の下部に形成された共通電極４７で構成されるカラーフィルター基板４０とで構成される。
【０００５】
前記上部基板４０及び下部基板２０間には、前記画素電極３５と共通電極４７とに印加される電圧の大きさによって、再配列される液晶層５０が備えられており、前記上部基板４０及び下部基板２０間に形成された液晶層５０が一定のギャップを維持するためのスペーサー５２が、上部基板４０及び下部基板２０間に備えられている。
【０００６】
前記上部基板４０及び下部基板２０間のギャップの維持のためのスペーサーは、通常的に、球形のボールスペーサー５２が利用されているが、前記ボールスペーサー５２は、前記上部基板４０及び下部基板２０を合着する前に、前記上部基板４０または、下部基板２０のうちのどちらかの基板に、散布方式で形成される。例えば、前記ボールスペーサーは、乾式または、湿式の散布装置を利用して散布させる。
【０００７】
このような散布方式によって形成されるボールスペーサーは、均一な散布をコントロールすることが難しくて、ボールスペーサーの固まり等が発生する。また、このようなボールスペーサーは、隣接した液晶分子等間の吸着力によってボールスペーサーの周りで光漏れ現象が発生され、その自体の弾性の特性によって、画面タッチ時、一種の画質不良要素であるリップル現象が酷く現れる問題がある。
【０００８】
従って、このような問題を解決するためのフォトーリソグラフィー工程を利用して固定された位置にスペーサーをパターン化するパターン化スペーサーが提案された。
【０００９】
前記パターン化スペーサーは、基板の平坦度を考慮して、多数の薄膜パターンを含むアレイ基板より、多少単純なパターン構造のカラーフィルター基板に形成される。
【００１０】
ここで、図２Ａないし図２Ｅを参照して、従来のパターン化スペーサーを備えたカラーフィルター基板の製造方法を説明する。
図２Ａないし図２Ｅは、従来のパターン化スペーサーを備えたカラーフィルター基板の製造工程による断面を示している。
【００１１】
図２Ａに示したように、前記図１の画素領域に対応する領域に位置する画素領域が定義された基板を準備する段階と、前記基板上に、前記画素領域と対応した位置に開口部があって、前記画素領域間の境界部に位置するブラックマトリックスを形成する段階である。前記開口部は、第１サブ開口部ないし第３サブ開口部が順に配列された構造で構成される。
【００１２】
図面には提示してないが、前記ブラックマトリックスは、光遮断性の感光性物質層を利用して、露光、現像、エッチング工程を含む第１マスク工程によって形成される。前記光遮断性の感光性物質は、例えば、炭素を含むブラックレジンから選択される。
【００１３】
また、前記基板上に、透過部と遮断部のあるマスクを配置する段階を含む。前記透過部は、光を完全に透過させる領域であって、前記遮断部は、光を完全に遮断する領域である。前記光遮断性の感光性物質層は、感光された領域が、現像工程によって除去されるポジティブタイプと、感光された領域以外の領域が、現像工程によって除去されるネガティブタイプとで構成されることができて、例えば、ポジティブタイプの光遮断性の感光性物質層を選択時、前記マスクの透過部は、画素領域以外の領域と対応するように配置される。
【００１４】
図２Ｂに示したように、前記ブラックマトリックスが形成された基板の第１サブ開口部に、赤色のサブカラーフィルターを形成する段階である。
図面には提示してないが、本段階は、前記ブラックマトリックス６３が形成された基板６０全面に、赤色のレジストを塗布する段階と、第２マスク工程によって、前述したブラックマトリックス６３を形成した方法と同一に、前記赤色のレジスト上に、透過部と遮断部があるマスク(図示せず)を位置させた後、露光して、前記露光された赤色のレジストを現像して、前記ブラックマトリックス６３内の前記第１サブ開口部６５ａに、前記ブラックマトリックス６３と一部重なる赤色のサブカラーフィルター６６ａを形成する段階である。
【００１５】
図２Ｃに示したように、前記図２Ｂと同じ製造工程方法によって、第２サブ開口部領域、第３サブ開口部領域に、緑色、青色のサブカラーフィルターを順に形成する段階である。
図面には提示してないが、前記緑色、青色のサブカラーフィルターも、赤色のサブカラーフィルターと同じように、緑色及び青色のレジストを、赤色のサブカラーフィルターを含む基板上に、塗布、露光、現像工程を行い、ブラックマトリックス６３間に形成された第２サブ開口部６５ｂ、第３サブ開口部６５ｃに順に、各々のマスク工程によって、緑色及び青色のサブカラーフィルター６６ｂ、６６ｃを形成する。従って、最終的に、赤色、緑色、青色のサブカラーフィルター６６ａ、６６ｂ、６６ｃは、カラーフィルター層６６を構成する。
この時、前記カラーフィルター層６６の各サブカラーフィルター６６ａ、６６ｂ、６６ｃは、画質の特性と関連して、隣接するブラックマトリックス６３と一定間隔重なるように配置することができる。
【００１６】
図２Ｄに示したように、前記カラーフィルター層６６上に、オーバーコート層６９を形成する。例えば、前記オーバーコート層６９は、無色で透明なレジンで構成される。
【００１７】
図２Ｅは、前記オーバーコート層６９の上部のブラックマトリックスと対応した位置に、パターン化スペーサーを形成する段階を示す。
図面には提示してないが、前記パターン化スペーサーは、アクリルまたは、有機物質を全面に塗布してスペーサー物質層(図示せず)を形成して、前記スペーサー物質層(図示せず)上に、パターン化スペーサーが形成される位置が、光を透過させる透過部で構成されたマスク(図示せず)を位置させた後、露光して現像することによって、基板６０上に、一定な間隔で配列されるパターン化スペーサー７２を形成する。この時、前記透過部は、オーバーコート層を含む基板のブラックマトリックスの形成部領域と対応するように位置する。
【００１８】
このように完成されたパターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板は、トータル６回のマスク工程、すなわち、ブラックマトリックスの形成時の第１マスク、赤色、緑色、青色のサブカラーフィルターの形成時の第２マスクないし第４マスク、また、オーバーコート層の形成時の第５マスク、パターン化スペーサーの形成時の第６マスク、工程を実施することによって完成した。
【００１９】
ところが、マスク工程に利用される露光マスクは、大変高価であるので、マスクの工程数が多くなると、そのパターンを異にするマスクを、前記マスク工程数必要とするので、従って、液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造費用が上昇される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、前述した問題を解決するために案出されたものであって、本発明の第１の目的は、少なくなったマスクの工程数によって製造費用を低減する液晶表示装置を提供する。
本発明の第２の目的は、少なくなったマスク工程を利用することによって、製造費用を低減する液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００２１】
前述した目的を達成するために、本発明では、特定な波長帯のＵＶ光を選択的に透過させる干渉フィルターを利用して、背面露光を実施することによって、マスクなしに、パターン化スペーサーを形成することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前述した目的を達成するための本発明の液晶表示装置は、第１基板、第２基板と；前記第２基板上に位置して、画素領域に対応するオープン部と、前記オープン部に近接するように位置するホールがあるブラックマトリックスと；前記ブラックマトリックス上に形成されたカラーフィルター層と；前記第１基板、第２基板間で、前記ホールと対応するように位置するパターン化スペーサーを含むことを特徴とする。
【００２３】
前記カラーフィルター層は、前記オープン部に位置する赤色、緑色、青色のカラーフィルターを含む。また、前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは、前記ブラックマトリックスと重なる。
前記カラーフィルター層と前記パターン化スペーサー間に位置するオーバーコート層を含み、共通電極をさらに含む。
前記ホールは、四角形状及び円形状のうちのどちらかの一形状である。
【００２４】
また、第１基板、第２基板がある液晶表示装置の製造方法において、基板上に、画素領域と対応するオープン部と、前記オープン部に近接するように位置するホールがあるブラックマトリックスを形成する段階と；前記ブラックマトリックス上に、カラーフィルター層を形成する段階と；マスクとして、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルター層を利用して、前記ホールと対応するパターン化スペーサーを形成する段階を含むことを特徴とする。
【００２５】
前記パターン化スペーサーの形成前に、オーバーコート層を形成する段階を含み、前記カラーフィルター層上に、共通電極を形成する段階をさらに含む。
前記パターン化スペーサーの形成する段階は、前記基板上に、感光性物質をコーティングする段階と、前記感光性物質をパターニングする段階を含む。
【００２６】
前記感光性物質層をパターニングする段階は、マスクとして、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルター層を利用して、前記感光性物質層を露光する段階と、前記露光された感光性物質層を現像する段階を含む。
【００２７】
前記感光性物質層を露光する段階は、特定の波長帯のある光の通過を許容する間接フィルターの利用を含む。
前記特定の波長帯は、ＵＶ光範囲であって、特に、中心波長として、約３１３ｎｍのｊ−線(ray)であることを特徴とする。
【００２８】
前記光は、前記ブラックマトリックスのホールと対応する感光性物質層領域だけを露光させる。また、どのようなマスクの介在もなしに、前記基板の背面から、直接照射される。
前記感光性物質は、ブラックレジン及びエポキシレジンのうちのどちらかの１つを含む。
【００２９】
前記パターン化スペーサーを形成するための前記感光性物質は、ブラック顔料物質を含む。また、前記パターン化スペーサーを形成するための前記感光性物質層の厚さの範囲は、２μｍないし８μｍである。
【００３０】
前記ブラックマトリックスは、マトリックス状であって、前記オープン部は、相互に離隔されるように位置する。
前記ホールは、実質的に横の方向及び縦の方向に沿って位置する。
前記ブラックマトリックスにある四角形及び円形のうちのどちらかの一形状である液晶表示装置用基板の製造方法を提供する。
【００３１】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例によるパターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法を説明する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、パターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板を製造することにおいて、特に、パターン化スペーサーを形成することにおいて、パターニング時、露光マスクを利用しないで、間接フィルターを利用した露光を実施して形成することによって、６つのマスク(ブラックマトリックス、カラーフィルター層(赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのサブカラーフィルター)、オーバーコート層、パターン化スペーサー各々の製作に必要としたマスク)を使用していたものを、例えば、ブラックマトリックス、カラーフィルター層(赤色、緑色、青色のサブカラーフィルター)、オーバーコート層の製作に必要としたトータル５つのマスクだけを利用して製作することによって、マスク数を節減することができる。
また、高価のマスク数を減らすことによって、製造費用を節減する効果がある。
【実施例】
【００３３】
図３Ａないし図３Ｅは、本発明によるパターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造工程の段階別の平面図である。
【００３４】
図４Ａないし図４Ｈは、前記図３Ａないし図３Ｅの平面図を、ＩＶ−ＩＶ線に沿って、各々切断した製造工程の段階別の断面図である。
【００３５】
図５Ａないし図５Ｅは、前記図３Ａないし図３Ｅの平面図を、Ｖ−Ｖ線に沿って、各々切断した製造工程の段階別の断面図である。
【００３６】
図５Ｆは、本発明に一実施例による、基板上に、オーバーコート層を形成するための工程を示した断面図であって、図５Ｇは、本発明の一実施例による、基板上に、スペーサーを形成するための工程を示した断面図であって、図５Ｈは、図４Ｈに示されたパターン化スペーサーとは異なる切断線に沿った断面図である。
図６Ａは、本発明によるポジティブタイプの感光性物質の露光に適用されるマスクの簡略な平面図であって、図６Ｂは、ネガティブネガティブタイプの感光性物質の露光に適用されるマスクの簡略な平面図である。
【００３７】
先ず、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａに示したように、基板上に、光遮断性の感光性物質を塗布する段階と、前記光遮断性の感光性物質１１２を有する基板１１０上に、遮断部ＳＰと透過部ＴＰを含むマスク１７０を配置する段階と、前記マスク１７０を通じて基板１１０上に、ＵＶ光を照射する段階である。
【００３８】
例えば、前記光遮断性の感光性物質１１２は、炭素を含むブラックレジンまたは、ブラック系列の感光性特性のエポキシ物質から選択される。
【００３９】
前述したマスクのパターン構造を、図６Ａと図６Ｂを参照して、より詳しく説明すると、前記図３Ａに表示された点線は、前記基板１１０と対応するように位置する図６Ａによるマスクの対応した領域を表示している。
ここで、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａの工程の説明前に、図６Ａと図６Ｂに示した露光マスクを説明する。
【００４０】
図６Ａは、本発明によるポジティブタイプの感光性物質の露光に適用されるマスクの簡略な平面図であって、図６Ｂは、ネガティブタイプの感光性物質の露光に適用されるマスクの簡略な平面図である。
【００４１】
前記ポジティブタイプの感光性物質は、感光された領域が現像工程によって除去されることを特徴として、前記ネガティブタイプの感光性物質は、感光領域以外の領域が現像工程によって除去されることを特徴とする。
【００４２】
本発明によるポジティブタイプの感光性特性のある物質で構成されたブラックマトリックスを形成するための露光マスク１７０は、相互に一定間隔離隔された多数の透過部ＴＰ１と、前記透過部ＴＰ１の間区間に位置する遮断部ＳＰ１とで構成される。前記遮断部ＳＰ１には、多数の透過ホール１７１が位置して、具体的に、前記透過ホール１７１は、示したように、相互に隣接する上、下、右、左の透過部間の交差地点に位置する 遮断部ＳＰ１領域に位置する。前記透過部ＴＰ１は、光を透過させる領域であって、前記遮断部ＳＰ１は、光を遮断させる領域である。前記透過部ＴＰ１の領域の形態及び透過ホールのパターンの形は、多様に変更できる。
【００４３】
一方、図６Ｂに示したように、本発明によるネガティブタイプの感光性特性の物質で構成されたブラックマトリックスを形成するための露光マスク１７２は、前述した図６Ａの露光マスク１７２による透過部ＴＰ１と遮断部ＳＰ１が、お互い逆の領域で構成されて、透過ホール１７１領域には、遮断パターンが位置することを特徴とする。
【００４４】
すなわち、相互に一定間隔離隔されるように遮断部ＳＰ２が位置して、遮断部ＳＰ２間の離隔領域は、透過部ＴＰ２で構成されて、前記上、下、右、左の遮断部ＳＰ２間の交差地点に位置する透過部ＴＰ２領域には、遮断パターン１７３が位置している。前記遮断部ＳＰ２は、多様な領域に変更できて、前記遮断パターン１７３は、多様なパターンに変更できる。
【００４５】
本実施例では、図６Ａによる露光マスクを利用した工程を説明すると、前記図３Ａ内に表示された点線は、前記露光マスクと重なる領域を示している。
【００４６】
前述したマスクを利用してブラックマトリックスの形成を含むカラーフィルター基板の製造方法を説明する。この場合、実施例では、ポジティブタイプの感光性特性のあるブラックレジンを利用してブラックマトリックスを形成する方法を説明する。ネガティブタイプの感光性特性のブラックレジンの場合、露光時に使用するマスク上の透過領域と遮断領域のパターンだけが異なり、全ての前述したポジティブタイプの感光性特性のあるブラックレジンを利用したブラックマトリックスの形成方法と同じなので、その説明は省略する。
【００４７】
図３Ａ、図４Ａ、図５Ａを参照すると、前述した遮断部、透過部、透過ホールがあるマスク１７０を、ポジティブタイプの光遮断性の感光性物質が塗布された基板１１０上に、一定間隔離隔して位置させた後、前記光遮断性の感光性物質層１１２に露光を実施すると、前記マスク１７０の遮断部と対応する領域は、露光装置から照射されたＵＶ光が遮断され、基板１１０上の光遮断性の感光性物質層１１２ｂへ到達されなくて、それ以外の透過部及び透過ホールと対応する光遮断性の感光性物質層１１２ａには、ＵＶ光が照射され、前記光遮断性の感光性物質層１１２ａが、照射されたＵＶ光と反応する。
【００４８】
図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂに示したように、前記図６Ａによるポジティブタイプの露光マスク及び感光性物質を利用したパターニング工程の場合、現像工程を行うと、光遮断性の感光性物質層(図４Ａと図５Ａの１１２ａ)がある基板１１０は、前記現像工程を行う時、現像液に溶けて除去されて、ＵＶ光が遮断された光遮断性の感光性物質層(図４Ａと図５Ａの１１２ａ)は、基板１１０上に残る。
【００４９】
従って、基板１１０上に、露光マスク(図４Ａと図５Ａの１７０)の遮断部の形状どおり、光遮断性の感光性物質層(図４Ａと図５Ａの１１２ａ)が残って、マトリックス状のブラックマトリックス１１５が形成される。前記ブラックマトリックス１１５は、前記透過部及び透過ホールと対応する位置で、下部の基板面を一部露出させる第１サブ開口部１１３ａ、第２サブ開口部１１３ｂ、第３サブ開口部１１３ｃ及びホール１４０が各々あって、特に、前記第１サブ開口部１１３ａ、第２サブ開口部１１３ｂ、第３サブ開口部１１３ｃは、画素領域と対応する領域に当たる。
前記透過ホールのパターンの形は、多様に変更できる。
【００５０】
図３Ｃ、図４Ｃ、図５Ｃは、前記第１サブ開口部１１３ａ、第２サブ開口部１１３ｂ、第３サブ開口部１１３ｃ及びホール１４０を含むブラックマトリックス１１５が形成された基板１１０全面に、赤色のレジストを塗布して、赤色のレジスト層１１７を形成して、前記赤色のレジスト層１１７上に、遮断部ＳＰ３と透過部ＴＰ３のあるマスク１７５を配置した後、露光工程を実施する段階を示す。
【００５１】
遮断領域ＢＡと透過領域ＴＡの一定なパターンのマスク１７５を位置させた後、露光工程を実施する。この時、追って形勢されるカラーフィルター層は、主に、ネガティブタイプのレジスト物質が利用されるので、本発明の実施例でも、ネガティブタイプの赤色(カラー)のレジスト及びこれに対応するマスクを利用したものを例えている。従って、赤色のサブカラーフィルターが形成される部分に、マスク１７５の透過部が対応するようにマスク１７５を位置させて露光を実施する。
【００５２】
図３Ｄ、図４Ｄ、図５Ｄに示したように、前記露光された赤色のレジスト層を現像することによって、前記ブラックマトリックス１１５内の第１サブ開口部１１３ａに、前記ブラックマトリックス１１５と一部重なる赤色のサブカラーフィルター１２０ａを形成する。この時、前記赤色のサブカラーフィルター１２０ａは、隣接する画素間に、一定な間隔を置いて、基板１１０全面に形成されることが特徴である。
【００５３】
図３Ｅ、図４Ｅ、図５Ｅは、前記図３Ｄ、図４Ｄ、図５Ｄと同じ工程原理によって、第２サブ開口部１１３ｂ、第３サブ開口部１１３ｃに、緑色及び青色のサブカラーフィルターを各々形成する段階を示す。
【００５４】
従って、最終的に、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのサブカラーフィルター１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、カラーフィルター１２０を構成して、前述したホール領域では、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのレジストが現像工程によって除去されるので、前記ホール領域では、基板の一部領域が露出された状態が重要である。
【００５５】
以下、別途のパターニング工程が行われてない工程の説明であるので、説明の便宜上、平面図の説明は省略する。
【００５６】
図４Ｆ、図５Ｆは、前記カラーフィルター層１２０及びブラックマトリックス１１５を含む基板上に、オーバーコート層１２５を形成する段階を示す。前記オーバーコート層１２５は、カラーフィルター層１２０を保護し、表面を平坦化するために形成して、無色で透明なレジン系物質から選択される。
【００５７】
図面には提示してないが、前記オーバーコート層１２５を形成する時にも、硬化及びパターンの形成のため、１つのマスク工程が必要な場合もある。
【００５８】
図４Ｇ、図５Ｇは、前記オーバーコート層１２５上に、 感光性物質の塗布によってパターン化スペーサー１２７を形成する段階を示す。この時、本実施例では、ネガティブタイプの感光性物質を利用する実施例を説明する。
【００５９】
また、追って工程を行い、パターン化スペーサーとして完成時に、光が漏れる現象を、すなわち、光漏れ現象を防ぐため、光遮断性物質を利用することが望ましくて、例えば、ブラック系列の顔料を利用することができる。さらに、前記スペーサーの形成のための感光性物質は、粘度が、例えば、下部に形成されたオーバーコート層１２５の形成物質より高いことが特徴である。パターン化スペーサーは、通常、２μｍないし８μｍの高さで形成しなければならないため、塗布または、コーティング方式によって、前記２μｍないし８μｍの厚さのスペーサー物質層１２７を形成するためには、拡散の程度が低くて、高い粘度であることが重要である。
【００６０】
液晶表示装置のモデルの特性によって、カラーフィルター基板に共通電極が形成されたり、共通電極が形成されなかったりするが、本発明では、画素電極及び共通電極が、全てアレイ基板に形成される横電界型の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法により、オーバーコート層の上部に、パターン化スペーサーで、形成のためのスペーサー物質層を形成する例を提示したが、前記オーバーコート層１２５とスペーサー物質層１２７間には、透明導電性物質であるインジウム−スズ−酸化物ＩＴＯまたは、インジウム−−酸化物ＩＺＯが全面に蒸着され、透明な共通電極(図示せず)が形成される場合もある。この時、前記共通電極は全面に蒸着された後、パターニングが不必要であるため、マスクを利用した露光は実施しなくても良い。また、前記共通電極が形成される場合、下部のオーバーコート層は省略する。
【００６１】
前記パターン化スペーサーの形成のためのスペーサー物質層１２７が形成された基板１１０の背面へ、特定の波長帯のＵＶ光を選択的に透過させる間接フィルター１８０を利用した露光を実施する。
【００６２】
パターン化スペーサーを形成する工程前に、先ず、背面露光を行う露光装置及び間接フィルターを説明する。
【００６３】
通常的に、カラーフィルターの製造には、相対的に、露光時間が短く所要される近接(proximity)露光方法を利用している。このプロキシミティ露光法は、ミラーを使用して、平行なＵＶ光がマスクを通じて感光性物質層に照射される露光法に当たる。
【００６４】
図７を参照して本発明による間接フィルターを利用した露光装置及びこれを利用した露光方法を説明する。
【００６５】
近接タイプの露光装置２００は、示したように、ＵＶ光を発生させる光源(２０２、本発明では、１００ＫＷのランプ利用)と、前記光源２０２から出たＵＶ光を特定の方向に反射させる第１平面鏡２１０と、前記第１平面鏡２１０によって反射されるＵＶ光の経路上に配置されるレンズ２２０を含むインテグレータ(２１５)及びシャッター２３０と、前記インテグレータ２１５及びシャッター２３０を通じてＵＶ光を特定の方向に反射させる第２平面鏡２３５及び球面鏡２４０と、前記球面鏡２４０を通じて特定の方向に反射されたＵＶ光の経路上に配置される間接フィルター２４５とで構成される。前記間接フィルター２４５を通過したＵＶ光源は、ステージ上に位置した基板２５０の背面へと照射される。
【００６６】
一般的に、プロキシミティタイプの露光装置２００は、マスクを前記間接フィルターの代わりに備えるが、本発明においては、マスクの代わりに間接フィルターを備えたことを特徴とする。
【００６７】
図８は、一般的な露光装置によって照射されたＵＶ光の分光領域を示したグラフである。
【００６８】
一般的なマスクを備えた近接タイプの露光装置によって、基板に照射されるＵＶ光は、示したように、エネルギー密度により中心波長が３１３ｎｍのｊ−線、３６５ｎｍのI−線、４０５ｎｍのｈ−線、３４６ｎｍのＧ−線等のいろんな波長帯の分光領域がある。
【００６９】
ところが、感光性物質、すなわち、本発明では、パターン化スペーサーを形成するためのスペーサー物質層において、露光開始(light initiation)に必要な波長帯は、特定の波長帯に限られており、本実施例では、このような特定の波長帯を、ｊ−線３１３ｎｍに限定している。
【００７０】
通常的に、感光性物質を構成する組成物は、大きくは、溶媒、ポリマー、感光剤に該当されて、この中で、感光剤は、照射されたＵＶ光源を、ポリマーにエネルギーの形で伝達して、現像時、現像液に反応または、反応しないようにする役割をするが、この時、前記感光剤は、ＵＶ光のうちの特定の波長帯があるＵＶ光に特に良く反応して、このような特定の波長帯のＵＶ光だけが、前記感光剤に照射されると、他の波長帯のＵＶ光による不必要な光反応が減って、形状歪曲を低下させることができる。
【００７１】
従って、本発明において、このような感光性物質の特性を利用して、特定の波長帯のＵＶ光だけを透過させる特性のある間接フィルターを通じて露光を実施することによって、マスクなしに特定の形状のパターン化スペーサーを形成する。
【００７２】
本発明によるカラーフィルター基板の製造に利用される間接フィルターを説明する。
【００７３】
図９は、本発明による露光に利用される間接フィルターの断面図である。
図示したように、間接フィルター２６０は、特定の波長帯のＵＶ光を濾すための、すなわち、不必要な短波長を除去するための多数の物質層２６３が形成されており、望む特定の波長帯域を除いた前記多数の短波長の除去のための物質層２６３の上部には、長波長の透過を防ぐための多数の物質層２６５が形成されている。
【００７４】
従って、露光装置のＵＶ光源から多くの波長帯域があるＵＶ光が、前記間接フィルターを通じて基板に照射される時、前記間接フィルターにより不必要な波長帯のＵＶ光は、ほとんど除去され、最終的に基板に到達するＵＶ光源は、パターン化スペーサーの形成のための透明物質層内の感光剤と反応性の良い波長帯のＵＶ光源だけが到達する。
【００７５】
図１０は、前述した特性の間接フィルターを通過した後、基板に到達したＵＶ光の分光領域を示した図である。
図示したように、図８と比べて、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ等のほとんどの波長帯は除去され、特定の波長、例えば、中心波長が３１３ｎｍのＵＶ光だけが、最終的に基板に到達した。
【００７６】
まだ、本発明によるカラーフィルター基板の製造方法を説明する。
図４Ｇ、図５Ｇに示したように、最上部にスペーサー物質層１２７が形成された基板１１０に、間接フィルター１８０を通じた背面露光を実施すると、間接フィルター１８０による他波長のＵＶ光は遮断され、特定の波長、すなわち、３１３ｎｍの中心波長のＵＶ光が基板１１０の背面に照射される。この時、基板１１０上に形成されたブラックマトリックス１１５ａ、１１５ｂに対応する領域は、前記ブラックマトリックス１１５ａ、１１５ｂによって、前記特定の波長帯、すなわち、３１３ｎｍのＵＶ光が遮断されて、ブラックマトリックス１１５ａ、１１５ｂ間の赤色、緑色、青色のサブカラーフィルター１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが形成された第１サブ開口部１１３ａ、第２サブ開口部１１３ｂ、第３サブ開口部１１３ｃにおいては、前記ＵＶ光がそのまま上部へ透過されなければならないが、前記各サブ赤色、緑色、青色のカラーフィルター１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを形成するカラーレジストは、前記特定の波長帯のＵＶ光は、吸収する性質があるので、すなわち、前記赤色、緑色、青色のサブカラーフィルター１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが間接フィルター１８０内の特定の波長帯のＵＶ光、すなわち、３１３ｎｍの分光領域を遮断する物質層(図９の２６３、２６５)と同じ役割をすることによって、前記赤色、緑色、青色のサブカラーフィルター１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが形成された前記ブラックマトリックス１１５間の第１サブ開口部１１３ａ、第２サブ開口部１１３ｂ、第３サブ開口部１１３ｃ領域においても、ＵＶ光が上部のスペーサー物質層(図４Ｆと図５Ｆの１２７)にほとんど到達しない。
【００７７】
結論的に、基板１１０の背面に照射された本実施例の場合、３１３ｎｍの光に対する吸収力があるカラーレジストの選択及び前記３１３ｎｍの光だけを選択的に透過させる間接フィルターの選択を通じて、特定の波長のＵＶ光だけが、前記スペーサー物質層１２７に、最終的に到達する領域は、前記基板の一部領域が露出されたブラックマトリックスのホール領域に当たる。
【００７８】
従って、前記ホール１４０を通過したＵＶ光だけが前記スペーサー物質層１２７に照射されることによってＵＶ光と反応する。この時、前記ＵＶ光は、 前記スペーサー物質層１２７を構成する構成物質のうち、感光剤と反応性の良い特定の波長だけがあるので、前記ホール１４０に対応するスペーサー物質層１２７ａ領域は、形状の歪曲なしに、前記ホール状の断面がある棒状のパターン化スペーサーを形成する。
【００７９】
図４Ｈ、図５Ｈに示したように、前記スペーサー物質層１２７を現像すると、前記ホールに対応する領域にだけスペーサー物質層１３０が残っており、それ以外の領域では、全て除去されることによって、前記残っているスペーサー物質層１２７がパターン化スペーサー１３０を形成する。
【００８０】
この時、前記パターン化スペーサー１３０は、ブラックマトリックス１１５の形成時、その位置及び間隔の調節が可能となって、多様に変更できる。例えば、前記ブラックマトリックス領域のうち、縦の方向または、横の方向にだけ形成される場合もある。
【００８１】
図１１は、本発明の実施例による変形例であって、オーバーコート層３２５とパターン化スペーサー３３０間に透明な導電性物質で構成された共通電極３２６が形成されている。
【００８２】
前記オーバーコート層３２５の形成後、前記オーバーコート層上に、全面に透明導電性物質を蒸着する段階(モデルによって、前記透明な導電性物質層をパターニングする段階を含む。)が追加されること以外に、前述した実施例と同じなので、これ以上の説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来の液晶表示装置の概略的な断面図である。
【図２Ａ】従来の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造工程を段階別に示した断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く工程を示す断面図である
【図２Ｃ】図２Ｂに続く工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｄに続く工程を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明によるパターン化スペーサーを備えた液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造工程段階別の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程を示す平面図である
【図３Ｃ】図３Ｂに続く工程を示す平面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに続く工程を示す平面図である。
【図３Ｅ】図３Ｄに続く工程を示す平面図である。
【図４Ａ】前記図３Ａないし図３Ｅの平面図を、ＩＶ−ＩＶ線に沿って各々切断した製造工程の段階別の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程を示す断面図である
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程を示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに続く工程を示す断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｄに続く工程を示す断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｅに続く工程を示す断面図である
【図４Ｇ】図４Ｆに続く工程を示す断面図である。
【図４Ｈ】図４Ｇに続く工程を示す断面図である。
【図５Ａ】前記図３Ａないし図３Ｅの平面図を、Ｖ−Ｖ線に沿って、各々切断した製造工程の段階別の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く工程を示す断面図である
【図５Ｃ】図５Ｂに続く工程を示す断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに続く工程を示す断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｄに続く工程を示す断面図である。
【図５Ｆ】本発明の一実施例による、基板上に、オーバーコート層を形成するための工程を示した断面図である。
【図５Ｇ】本発明の一実施例による、基板上に、スペーサーを形成するための工程を示した断面図である。
【図５Ｈ】図４Ｈに示されたパターン化スペーサーとは異なる切断線に沿った断面図である。
【図６Ａ】本発明によるポジティブタイプの感光性物質の露光に適用されるマスクの簡略な平面図である。
【図６Ｂ】本発明によるネガティブタイプの感光性物質の露光に適用されるマスクの簡略な平面図である。
【図７】本発明による間接フィルターを利用した露光装置及びこれを利用した露光方法を簡略に示している。
【図８】一般的な露光装置によって照射されたＵＶ光の分光領域を示したグラフである。
【図９】本発明による露光に利用される間接フィルターの断面図である。
【図１０】本発明による露光時、間接フィルターを通過した後、基板に到達したＵＶ光の分光領域を示した図である。
【図１１】本発明の変形例による液晶表示装置用カラーフィルター基板の断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１０：基板
１１３ｃ:青色のカラーフィルターパターン
１１５ａ：ブラックマトリックス
１２５：オーバーコート層
１２７：スペーサー物質層
１４０：透過ホール
１８０：間接フィルター
【図１】
2005316365.tif 000003
【図２Ａ】
2005316365.tif 000004
【図２Ｂ】
2005316365.tif 000005
【図２Ｃ】
2005316365.tif 000006
【図２Ｄ】
2005316365.tif 000007
【図２Ｅ】
2005316365.tif 000008
【図３Ａ】
2005316365.tif 000009
【図３Ｂ】
2005316365.tif 000010
【図３Ｃ】
2005316365.tif 000011
【図３Ｄ】
2005316365.tif 000012
【図３Ｅ】
2005316365.tif 000013
【図４Ａ】
2005316365.tif 000014
【図４Ｂ】
2005316365.tif 000015
【図４Ｃ】
2005316365.tif 000016
【図４Ｄ】
2005316365.tif 000017
【図４Ｅ】
2005316365.tif 000018
【図４Ｆ】
2005316365.tif 000019
【図４Ｇ】
2005316365.tif 000020
【図４Ｈ】
2005316365.tif 000021
【図５Ａ】
2005316365.tif 000022
【図５Ｂ】
2005316365.tif 000023
【図５Ｃ】
2005316365.tif 000024
【図５Ｄ】
2005316365.tif 000025
【図５Ｅ】
2005316365.tif 000026
【図５Ｆ】
2005316365.tif 000027
【図５Ｇ】
2005316365.tif 000028
【図５Ｈ】
2005316365.tif 000029
【図６Ａ】
2005316365.tif 000030
【図６Ｂ】
2005316365.tif 000031
【図７】
2005316365.tif 000032
【図８】
2005316365.tif 000033
【図９】
2005316365.tif 000034
【図１０】
2005316365.tif 000035
【図１１】
2005316365.tif 000036