KR100236613B1 - 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 블랙 매트릭스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 BM의 제조 방법에 있어서 칼라필터층에 BM이 형성될 경우 네거티브형 감광성 블랙레진과 포지티브형 감광성 블랙레진을 각각 순차적으로 R, G, B 패턴을 마스크로 하여 배면 노광(1차 배면 노광)하고 1차 배면 노광으로 형성된 BM을 마스크로 사용하여 배면 노광(2차 배면 노광)하여 형성하거나 또는 화소전극층에 BM이 형성될 경우 화소전극이 제외된 부분에 네거티브형 블랙레진으로 패터닝 형성한 후 포지티브형 감광성 블랙레진을 도포하고 화소전극을 마스크로 사용하여 배면노광하여 형성하거나하여 BM의 광학농도를 높임으로써 액정디스플레이의 콘트라스트를 높여 고화질을 구현할 수 있게한다.

Description

액티브 매트릭스 액정표시 장치의 블랙 매트릭스 제조 방법

제1도는 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 기본 구조의 사시도.

제2도는 제1도를 a-a'선에 따라 수직 방향으로 절단한 절단면도.

제3도는 카라필터층의 블랙 매트릭스의 제조 공정을 단면도로 나타낸 것.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 칼라필터층의 글래스 기판 10 : 편광판

4 : 칼라필터 110 : 공통전극

20 : 주사선 30 : 데이터선

40 : TFT 200 : TFT층의 글래스 기판

50 : 화소전극 70 : 액정

2 : ITO 3 : ITO패턴막

5 : 네거티브형 감광선 블랙레진 6 : 포지티브형 감광성 블랙레진

7 : BM막

일반적으로 액정표시 장치는 광범위한 용도에 이용되는데 이의 구조는 투광성의 2장의 기판(제1기판, 제2기판)을 대향하게 배치하여 즉, 제1기판 밑에 각 화소 영역마다 소정의 색필터를 배치한 칼라필터층과 전압을 인가하기 위한 일방의 전극이 되는 공통전극이 형성되어 있다.

한편 제2의 기판 위에는 전압을 인가하기 위한 타방의 전극이되는 표시전극과 이 표시전극에 가해지는 전압을 제어하기 위한 트랜지스터 소자가 각 화소 영역마다 형성되고 제1기판과 제2기판 사이에 액정을 채워넣고 각 트랜지스터 소자를 온 오프시킴으로써 각 화소마다 액정의 광학적 특성을 제어한다.

제1도에서 상기 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 기본구조를 사시도로 나타냈다.

제1도와 같이 구성되는 액티브 매트릭스 액정표시 장치에서 제1기판의 칼라필터층의 R(적색),G(녹색),B(청색) 경계선에 블랙 매트릭스(이하 BM이라 칭한다)가 형성되는데 감광성 BM을 노광할 때 하부에는 노광되지 않거나 노광되더라도 노광량이 적어서 소정의 광학 농도를 가진 막 두께를 얻지 못하기 때문에 BM의 광누설로 인하여 콘트라스트 저하가 생기는 문제점이 있다.

물론 BM을 제2기판 즉, TFT가 형성되는 기판에 형성시킬 경우에도 적용된다.

상기와 같은 문제점이 있는 종래 기술에 대하여 기술한 후 본 발명의 목적, 구성, 효과에 대하여 기술한다.

종래의 칼라필터층 즉, 제1기판의 형성 공정을 이하에 기술한다.

제1의 공정은 투명기판상의 투명전도성 ITO막 패턴 위에 투광성과 차광성을 갖는 박막(R, G, B코트라 칭한다)을 형성한다.

여기에 사용되는 투명기판은 글래스이고 이 기판에 형성되어 있는 ITO막 으로 만들어 진다.

상기의 상세한 기술은 이미 잘 알려져 있고 상술한 ITO막 패턴 위에 투광성과 차광성을 갖는 막 즉 R, G, B코트를 형성하는 방법에는 여러 가지 있으나 전착법이 ITO패턴 위에 매우 정밀하게 R, G, B코트를 형성할 수 있기 때문에 유용한 방법이다.

이 전착법에는 아니온계전착법과 카치온계전착법이 사용된다.

R, G, B코트 수지 재료는 차광성을 부여하기 위하여 수지 재료에 안료 또는 기타의 차광성 재료를 혼합한다.

이러한 차광성 재료의 R, G, B코트의 혼합 비율은 R, G, B코트를 형성했을때 투명기판, ITO막, R, G, B코트의 3층으로 된 적층 부분의 차광율이 후술하는 제2공정으로 피복하는 광 경화성 박막으로 광 경화 시키는 노광용의 파장에 대하여 70%이상이 되도록 배합한다.

제1공정에서 형성한 R, G, B코트가 가시광 영역에서는 투광성을 갖고 후술하는 제2공정에서 피복한 박막을 경화 시키는데 사용하는 파장광(UV광)에 대해서는 차광성을 갖는 안료를 사용한다.

현재 안료로는 투명성이 높은 벵갈라, 아조계 적색 안료, 기나클리돈계 적색 안료, 프타로시아닌계 녹색 안료, 프타로시아닌계 청색 안료가 사용되고 있다.

또 칼라필터로서의 기능을 갖지 않고 단지 차광성 만을 부여하는 재료로서는 카본블랙이나 산화티탄을 사용한다.

상술한 R, G, B코트는 후술하는 제2의 공정 광 경화성 박막의 도포 및 현상 처리에 지장이 없는 강도 즉 제거 박리되지 않는 강도를 갖어야 한다.

이어서 제2공정은 상술한 제1공정에서 형성한 ITO패턴막과, R, G, B코트가 형성된 투명성 기판 위에 광 경화성을 갖고 기능성(차광성 및 접착성)을 갖는 블랙레진으로 제2코트를 형성하는 공정이다.

이 제2공정의 2코트는 스핀코트, 롤코트, 옵세트 인쇄, 침지코트 등의 비교적 박막을 균일하게 얻을 수 있는 방법으로 행한다.

광 경화성을 갖고 기능성을 갖는 블랙레진은 UV영역의 광선으로 경화 반응하는 UV경화형의 재료가 바람직하다.

이러한 재료의 주성분으로는 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 합성고무계, 폴리비닐 알콜계 등의 각종 수지 또는 고무 제라틴이 있고 각각 단독이나 혼합해서 사용할 수 있다.

상기의 도료는 광 경화형 또는 네거티브형 레지스트로 일본 등에서 시판되고 있다.

제3의 공정은 투명기판의 배면으로부터 노광하는 공정이다.

제3공정에서의 노광은 제2코트의 종류보다 여러 범위의 광을 사용할 수 있으나 일반적으로 UV영역을 사용한다.

광원으로는 초고압 수은등, 메탈하이라이트 렘프 등을 부착한 장치를 사용할 수 있다.

이때 노광된 부분은 가교반응이 진행되어서 불용성으로 된다.

전술한 R,G,B코트 위에 있는 제2코트 부분은 R, G, B코트의 차광성 때문에 광경화가 발생하지 않는다.

이어서 제4의 공정은 상술한 R, G, B코트 위의 미 경화한 제2코트 부분을 박리 제거 시키는 공정이다.

이 공정으로 R, G, B코트 위의 미 경화 제2코트는 제거되고 최종적으로 칼라필터용 박막이 남게된다.

그러나 상기의 방법은 제2코트에 사용하는 네거티브형 감광성 블랙레진을 배면노광할 때 노광되지 않거나 노광이 되더라도 노광량이 적기 때문에 소정의 광학농도를 갖는 막 두께를 얻지 못하여 BM의 기능이 떨어지며 광누설에 의한 콘트라스트의 저하가 발생한다.

또한 TFT 동작시 실리콘을 주성분으로한 TFT층에 소정의 광학농도를 갖는 막 두께를 얻지 못하여 발생하는 BM의 기능 저하로인하여 외부광이 TFT층에 직접 상당부분 입사되기 때문에 상기의 광전도도가 큰 TFT층에 리크전류가 흐르게 된다.

밝은 장소에서 사용하는 액정표시 장치에 상기와 같이 리크전류가 큰 TFT 액정표시 장치를 사용하면 기능상의 문제가 발생한다.

상기와 같은 BM의 광누설에 의한 문제점을 해결하기 위하여 화소전극과 TFT와 BM이 형성된 화소전극측(제2 기판측) 또는, 공통전극과 칼라필터와 BM이 형성된 칼라필터층(제1 기판측)을 포함하는 액티브 매트릭스 액정표시 장치에 있어서 화소전극측 기판 또는, 칼라필터층 기판의 BM을 감광성 블랙레진으로 도포하는 공정과 UV광으로 배면노광하는 공정을 포함하도록 하였으며 특히 칼라필터층(제1기판측)에 형성되는 BM을 투명기판에 ITO를 도포하는 공정과 상기 ITO막을 패터닝하는 공정과 상기 패터닝된 ITO막에 각각의 R, G, B칼라를 순차적으로 전착시키는 공정과 감광성 블랙레진(1차 막)을 도포하고 UV광으로 배면노광(1차 노광)한 후 R, G, B칼라 위의 경화되지 않은 감광성 블랙레진을 현상(1차 현상) 하는 공정과 상기의 1차현상 공정 후에 감광성 블랙레진(2차막)을 도포하고 UV광으로 배면노광(2차노광)한 후 R, G, B칼라 위의 경화되지 않은 감광성 블랙레진을 현상(2차현상)하는 공정으로 형성한다.

또한 화소전극층(제2기판측)에 형성되는 BM을 화소전극을 제외한 부분에 블랙레진으로 패터닝하는 공정과 상기의 패터닝된 공정 위에 감광성 블랙레진을 도포하는 공정과 상기 화소전극을 제외한 부분의 패터닝막을 마스크로하여 UV광으로 배면노광한 후 화소전극 위의 경화되지 않은 감광성 블랙레진을 현상하는 공정으로 형성하는데 이하 실시 예에서 상세 기술한다.

[실시예]

전착법에 의하여 칼라필터층(제1기판측)의 BM을 제작 형성하는 공정으로서 투명기판(100) 위에 ITO막(2)을 전면 전착하고 (제3(a)도) ITO막을 칼라필터층의 패턴에 따라 패터닝하여 ITO패턴막(3)을 형성한다(제3(b)도).

패터닝된 ITO막 위에 Red Color (4R 칼라 라고 칭 한다)전착한다(제3(c)도).

이어서 Green Color (4G 칼라 라고 칭 한다), Blue Color) (4B 칼라 라고 칭 한다)를 순차적으로 전착한다(제3(d)도).

R, G, B코트를 형성하는 방법에는 여러 가지 있으나 전착법이 매우 정밀도가 좋기 때문에 많이 사용된다.

R, G, B코트의 수지 재료는 차광성을 부여하기 위하여 안료 또는 기타의 차광성 재료를 혼합한다.

또한 R, G, B코트는 가시광 영역에서는 투광성을 갖고 이후 공정에서 도포되는 광 경화레진을 경화 시키는데 사용하는 UV광에 대해서는 차광성을 갖는 안료를 사용한다.

이어서 제3(d)도와 같이 R, G, B코트가 형성된 투명성 기판 위에 광 경화성을 갖고 차광성을 갖는 네거티브형 감광성 블랙레진(5)을 R, G, B코트 전면에 도포한다(제3(e)도).

상기 제3(e)도에서 R, G, B패턴을 마스크로하여 1차 배면노광하고 경화되지 않은 R, G, B 패턴 위의 네거티브형 감광성 블랙레진을 현상액 등으로 제거한다(제3(f)도).

상기 제3(f)도와 같은 상태에 포지티브형 감광성 블랙레진(6)을 전면에 도포하고 (제3(g)도) 1차 배면노광에 의하여 형성된 블랙레진막(5)을 마스크로하여 2차 배면노광하고 경화되지않은 R, G, B패턴 위의 포지티브형 감광성 블랙레진을 현상액 등으로 제거한다(제3(h)도).

또한 화소전극이 형성되는 기판측(제2기판)에 BM막이 형성되는 경우는 화소전극을 제외한 부분에 블랙레진으로 패터닝하고 포지티브형 감광성 블랙레진을 도포하고 화소전극을 마스크로하여 배면에서 노광하여 BM막을 형성하고 상기 화소전극위에 경화되지 않은 포지티브형 감광성 블랙레진을 현상액 등으로 제거하는 공정으로 BM을 형성한다.

본 실시예의 방법에 의한 본 발명의 효과는 감광성 블랙레진을 노광할 때 노광이 되지 않거나 노광이 적어서 소정의 광학농도에 미달되는 것을 개선하여 광학농도를 높임으로써 액정 디스플레이의 콘트라스트를 높여 고화질을 구현한다는 점이다.

Claims (4)

1. 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 블랙 매트릭스 제조 방법에 있어서, 투명기판에 ITO를 도포하는 공정과; 상기 ITO막을 패터닝하는 공정과; 상기 패터닝된 ITO막에 각각의 R, G, B칼라를 순차적으로 전착시키는 공정과; 제1차 감광성 블랙레진을 도포하고 UV광으로 배면노광한 후 R, G, B칼라 위의 경화되지 않은 제1차 감광성 블랙레진을 현상하는 공정과; 상기 현상 공정 후에 제2차 감광성 블랙레진을 도포하고 UV광으로 배면노광한 후 R, G, B칼라 위의 경화되지 않은 제2차 감광성 블랙레진을 현상하는 공정을 포함하는 BM의 제조 방법.
2. 액티브 매트릭스 액정표시 장치의 제조방법에 있어서, 화소전극을 제외한 부분을 블랙레진으로 패터닝하는 공정과; 상기 공정 후에 감광성 블랙레진을 도포하는 공정과; 상기 화소전극을 제외한 부분의 패터닝막을 마스크로하여 UV광으로 배면노광한 후 화소전극위의 경화되지 않은 감광성 블랙레진을 현상하는 공정을 포함하는 BM의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1차 감광성 블랙레진은 네거티브형 레진인 것을 특징으로하는 BM의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2차 감광성 블랙레진은 포지티브형 레진인 것을 특징으로하는 BM의 제조방법.