KR0161453B1 - 액정표시장치의 칼라필터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 블랙 매트릭스를 사용하여 액정표시장치의 칼라필터 패널의 칼라 패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로, 칼라필터 상에 형성되는 유기 블랙 매트릭스의 구조와 RGB 패턴을 기존의 스트립구조에서 돗트형 패턴으로 형성시켜 중첩부위를 최소로 줄여 칼라필터 상의 유기 블랙 매트릭스 패턴이 RGB 픽셀패턴에 미스-얼라인되는 것을 방지하고, 칼라필터 상에 유기 블랙 매트릭스 패턴을 형성시킴으로서 종래의 방법에 비해 RGB 포토레지스트의 소모량을 크게 줄일 수 있으며, RGB 픽셀과 유기 블랙 매트릭스 패턴간의 단차가 미소하여 평탄화 및 보호막 효과를 얻기 위해 사용하는 오버코팅막의 제조공정을 스킵하는 것이 가능하고, RGB 패턴 위에 바로 ITO막의 증착이 가능하므로 ITO막에 핀홀이 발생하지 않는 특징이 있다.

Description

액정표시장치의 칼라필터 및 그 제조방법

제1a도 내지 제1c도는 칼라필터의 레드, 그린 및 불루 칼라 패턴을 형성하기 위한 종래의 얼라인-키 패턴을 도시한 단면도이다.

제2도는 본 발명에 따른 칼라 패턴의 평면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 RGB 단일마스크의 키 패턴의 평면도이다.

제4a도 내지 제4b도는 RGB 단일마스크를 이용한 칼라 필터 패턴의 형성과정을 얼라인-키 패턴을 이용하여 설명하는 도면이다.

제5도는 종래의 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 평면도이다.

제6도는 종래의 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 단면도이다.

제7도는 본 발명에 의한 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 평면도이다.

제8도는 본 발명에 의한 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판 12 : 얼라인-키 패턴

13, 14, 15 : 포토레지스트 16 : 산화방지막

17 : 레이저빔 51, 71 : 픽셀패턴

52, 72 : 유기 블랙 매트릭스 패턴

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 유기 블랙 매트릭스(black matrix)를 사용하여 칼라필터 패널의 칼라 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

종래, 액정표시장치의 칼라필터를 제조하는 과정을 보면, 레드(red), 그린(green), 및 블루(blue) 칼라패턴을 형성하기 위해서는, 기판 상에 크롬을 이용하여 얼라인-키(align key)패턴을 형성시킨 다음, 칼라 레지스트를 도포하고, 레이저빔을 이용하여 상기 얼라인-키를 타겟(target)으로 마스크를 얼라인한 다음, 일반적인 후속의 포토리소그래피 기술을 이용하여 상기 칼라 레지스트를 패터닝하고 있다.

마스크를 얼라인하기 위한 상기 얼라인-키 패턴은 제1a도에 나타낸 바와 같이, 기판(11) 상에 약 1,500Å 정도의 크롬을 증착한 후, 통상의 포토리소그래피 공정을 이용하여 얼라인-키 패턴(12)을 형성시킨 다음, 레드 칼라 레지스트(13)를 도포하고, 그 위에 산화방지막(16)을 형성시킨 후, 파장이 약 633㎚ 정도의 레이저빔(17)을 이용하여 상기 얼라인-키를 타겟으로 마스크를 얼라인한 다음, 통상의 포토리소그래피 기술을 이용하여 상기 칼라 레지스트(13)를 패터닝하여 레드칼라 패턴을 형성하게 된다.

또한, 상기의 크롬으로 이루어진 얼라인-키를 타겟으로 마스크를 얼라인하고, 상기와 동일한 제조방법을 통해 제1b도 및 제1c도에서와 같이 그린(14) 및 블루(15) 칼라 패턴을 형성시키게 된다.

일반적으로 유기 블랙 매트릭스의 장점은 기존의 칼라필터 공정에 있어서, 공정의 단순화와 저반사를 통해서 노트북 컴퓨터에서 요하는 저절전효과를 주며, 전체적으로 박막트랜지스터(TFT) 액정표시패널의 제조원가를 크게 절감시켜 주는 것으로 알려져 왔다.

그런, 상기 유기 블랙 매트릭스가 차광막 효과를 얻기 위해서는 그 두께가 1.5㎛∼2.5㎛에 이르게 되기 때문에, 실질적으로 기존의 정상적인 블랙 매트릭스 구조, 예컨대 유기 블랙 매트릭스 구조와 RGB 패턴을 기존의 스트립구조로 형성시키는 액정공정과 모듈공정에서는 액정표시패널의 액정구동에 많은 문제점을 야기시키게 된다. 즉, 유기 블랙 매트릭스의 구조를 정상적인 구조에 채용할 때, 유기 블랙 매트릭스와 RGB 패턴이 중첩되는 부분은 RGB 픽셀과의 단차가 1.0㎛∼2.0㎛가 되므로 후속공정에서 적층형성되는 ITO(Indium-Tin Oxide)막에 핀홀이 발생되거나, 액정의 셀간에 간극이 발생되어 액정표시패널 모듈의 액정구동시 오동작의 트러블이 발생되는 등의 많은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 박막트랜지스터 액정표시패널의 저절전을 위하여 추진중인 칼라필터 패널의 저반사 크롬산화물을 채용하는 정상(NORMAL) 구조와 칼라필터 상의 크롬 블랙 매트릭스(Cr B/M ON C/F) 구조를 저가의 안료인 유기 블랙 매트릭스(B/M)로 대체한 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터 구조를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명의 목적에서 제시하는 박막트랜지스터 액정표시패널의 제조방법을 제시하는데 있다.

상기한 목적에 따른 본 발명의 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패턴은 칼라필터 상에 형성되는 유기 블랙 매트릭스의 구조와 RGB 패턴을 기존의 스트립(strip)구조에서 돗트(dot)구조로 변경함으로서 달성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 유기 블랙 매트릭스의 구조와 RGB 패턴을 기존의 스트립구조에서 돗트구조로 변경하는 것을 통하여, 기존의 칼라필터패널의 제조공정에서 4개의 마스크를 사용던 것을, RGB 단일 마스크와 블랙 매트릭스 마스크만을 사용하는 2개의 마스크공정으로 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패턴 제조가 가능하다.

또, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터 제조방법은,

더미 글라스(dummy glass)에 레드 칼라 레지스트를 코팅하는 단계, 레드 칼라 코팅된 더미 글라스에 RGB 단일마스크를 이용한 포토리소그래피 기술을 통해 레드 칼라 패턴을 형성하는 단계,

상기 레드 칼라 패턴이 형된 더미 그라스 상에 그린 칼라 레지스트를 코팅하고 RGB 단일마스크를 이용한 포토리소그래피 기술을 통해 그린 칼라 패턴을 형성하는 단계,

상기 그린 칼라 패턴이 형성된 더미 그라스 상에 블루 칼라 레지스트를 코팅하고 RGB 단일마스크를 이용한 포토리소그래피 기술을 통해 블루 칼라 패턴을 형성하는 단계,

상기 RGB 패턴 상에 유기 포토레지스트를 코팅하는 단계,

상기 RGB 패턴 형성시 형성된 유기 블랙 매트릭스 키를 이용하여 포토리소그래피 기술을 통해 유기 블랙매트릭스 패턴을 형성하는 단계,

상기 유기 블랙 매트릭스 상부 전면에 ITO막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패턴의 구조와 제조방법을 상세히 살펴보기로 한다.

종래 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 RGB패턴은 스트립방식을 이용하므로, 유기 블랙 매트릭스를 적용하는 경우 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 평면도인 제5도와 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 단면도인 제6도에서 보인 바와 같이, 정상적인 칼라필터 패턴의 차광막부위와 RGB 패턴간에 중첩되는 부위가 발생하며, 이 단차가 1.0㎛∼2.0㎛에 이른다.

본 발명은 RGB 패턴의 형상을 픽셀모양의 돗트형 패턴으로 형성시켜 중첩부위를 최소로 줄이도록 하며, 칼라필터 상의 블랙 매트릭스 구조로하여 RGB 픽셀구조의 미스-얼라인을 방지하도록 하고 있다. 또한 칼라필터 상의 블랙 매트릭스 구조는 정상적인 구조로 할 때 블랙 매트릭스 패턴을 형성한 후, RGB 패턴을 형성함으로 유기 블랙 매트릭스의 두께가 1.5㎛∼2.5㎛이므로, 블랙 매트릭스 단차에 의하여 RGB 감광막의 소모량이 많아진다.

이를 막기 위하여 RGB 패턴을 형성하고 나서 유기 블랙 매트릭스를 형성하면 패턴 단차에 의한 감광막의 소모량을 줄일 수 있다는 점에 착안하고 있다.

또한, RGB 픽셀과 유기 블랙 매트릭스간의 단차가 미소하여 평탄화 및 보호막효과를 얻기 위해 사용하는 오버코팅(overcoating)막의 제조공정을 스킵(skip)하는 것이 가능하고, RGB 패턴 위에 바로 ITO막의 증착이 가능하며, 정상구조에서 ITO막에 핀홀이 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 패턴간의 단차가 미소하므로 액정의 셀사이의 갭 및 모듈의 액정구동 상의 문제점을 해결할 수가 있다.

본 발명을 구현하기 위한 RGB 단일마스크에 있어서는 다음과 같이 설계상의 2가지 변형이 요구된다.

첫째는 정상적인 칼라필터 패턴의 차광막부위와 RGB 패턴간에 중첩을 제거하기 위해서 스트립구조의 RGB 패턴을 제2도에 보인 본 발명의 칼라 패턴의 평면도에서와 같이 픽셀모양의 돗트구조로 묘화시키며,

둘째는 현재 사용중인 노광기의 얼라인키 형상을 제3도에 나타낸 키 패턴의 평면도와 같이 변형시킨다.

상기 제4도 참조하여 RGB 단일마스크를 이용한 RGB 패턴 형성과정을 간단히 설명하면 다음과 같다. 우선, 글라스에 레드 칼라 포토레지스트를 코팅하고, 제3도와 같이 얼라인-키가 디자인된 RGB 단일마스크를 이용하여 노광을 한다. 그러면, 제4a도와 같은 키패턴이 형성되며, 이 키패턴은 다음번 그린 칼라 패턴을 형성시키는 스텝을 진행하기 위한 후속 스텝용 얼라인-키 패턴이 된다. 노광기의 키 얼라인방식을 통해서 레드 칼라 패턴형성시 형성된 얼라인-키를 이용하여 다음 스텝의 그린 칼라 패턴을 형성하면 레드 칼라 패턴 얼라인-키에 얼라인됨과 동시에 제4b도와 같이 새로운 얼라인-키가 형성되며, 이 키패턴은 다음번 블루 칼라 패턴을 형성시키는 스텝을 진행하기 위한 후속 스텝용 얼라인-키 패턴이 된다. 마찬가지로 그린 칼라 패턴 형성으로 형성된 블루 칼라 얼라인-키를 이용하여 다음 스텝의 블루 칼라 패턴을 형성하면 제4c도와 같이 유기 블랙 매트릭스 패턴을 형성하기 위한 또 다른 얼라인-키가 형성되며, 후속공정에서 이 얼라인-키를 이용하여 제4d도에서 보인 것처럼, 유기 블랙 매트릭스 패턴을 형성시키게 된다.

여기에서 상기 키 패턴 사이의 간격은 RGB 패턴 형성 간격과 동일한 간격을 유지하면서 형성되도록 얼라인-키가 디자인 되어야 함을 유의해야 한다. 또한, 상기 유기 블랙 매트릭스 패턴은 안료와 카본(carbon)을 혼합한 물질로 형성한다.

이와 같은 방식은 종래 얼라인-키가 기판에서 차지하는 공간이 크던 단점을 본 발명에서와 같은 RGB 단일마스크를 이용함으로서 RGB 패턴을 효과적으로 형성시킬 수가 있게 된다.

상기한 방식을 이용하여 유기 블랙 매트릭스를 적용한 칼라필터의 제조방법을 살펴보면, RGB 패턴 중에서 첫째로 형성하는 스텝이 레드 칼라 패턴이면 더미 글라스에 레드 칼라 포토레지스트의 코팅을 실시한다. 레드 칼라 포토레지스트가 코팅된 글라스에 단일 RGB 단일마스크를 이용하여 노광을 실시하고 현상하여 레드 칼라 패턴을 형성한다. 위와 같은 방법으로 그린(G) 및 블루(B) 칼라 패턴을 형성하며, 다음 공정인 유기 블랙 매트릭스 패턴을 형성하기 위해 RGB 패턴 상에 유기 블랙 매트릭스물질을 1.5㎛∼2.0㎛의 두께로 코팅한다.

RGB 패턴 형성시 형성된 유기 블랙 매트릭스 얼라인-키를 이용하여 노광을 실시하고, 현상하면 유기 블랙매트릭스 패턴이 완성된다.

계속해서 후속공정인 ITO막 증착공정을 진행함으로써 본원이 원하는 칼라필터의 제조공정이 완성된다.

따라서, 상기한 본 발명에 따르면, 본 발명에 의한 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 평면도인 제7도와 박막트랜지스터 액정표시패널의 칼라필터패널의 단면도인 제8도에서 나타낸 바와 같이, RGB 패턴의 형상을 픽셀모양의 돗트형 패턴으로 형성시켜 중첩부위를 최소로 줄여 칼라필터 상의 유기 블랙 매트릭스 패턴(72)이 RGB 픽셀패턴(71)에 미스-얼라인되는 것을 방지할 수 있고, 칼라필터 상에 유기 블랙 매트릭스 패턴이 형성되므로 종래의 방법에 비해 RGB 포토레지스트의 소모량을 크게 줄일 수 있으며, RGB 픽셀과 유기 블랙 매트릭스 패턴간의 단차가 미소하여 평탄화 및 보호막효과를 얻기 위해 사용하는 오버코팅막의 제조공정을 스킵하는 것이 가능하고, RGB 패턴위에 바로 ITO막의 증착이 가능하므로 ITO막에 핀홀이 발생하는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 블랙 매트릭스와 ITO막과의 접촉 영역의 확대가 가능하여 공통전극의 저항을 낮출 수 있다.

본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (8)

1. 기판과, 레드 칼라 패턴, 그린 칼라 패턴, 블루 칼라 패턴, 유기 블랙매트릭스 패턴 및 ITO막을 구비하여 이루어진 액정표시패널의 칼라필터에 있어서, 상기 칼라필터 상에 형성되는 유기 블랙 매트릭스 패턴의 구조와 RGB 패턴이 픽셀형상의 돗트구조인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기 블랙 매트릭스와 RGB 패턴이 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터.
3. 더미 글라스에 레드 칼라 레지스트를 코팅하는 단계, 레드 칼라 코팅된 더미 글라스에 RGB 마스크를 이용한 포토리소그래피 기술을 통해 레드 칼라 패턴을 형성하는 단계, 상기 레드 칼라 패턴이 형성된 더미 그라스 상에 그린 칼라 레지스트를 코팅하고 RGB 마스크를 이용한 포토리소그래피 기술을 통해 그린 칼라 패턴을 형성하는 단계, 상기 그린 칼라 패턴이 형성된 더미 그라스 상에 블루 칼라 레지스트를 코팅하고 RGB 마스크를 이용한 포토리소그래피 기술을 통해 블루 칼라 패턴을 형성하는 단계, 상기 RGB 패턴 상에 유기 포토레지스트를 코팅하는 단계, 상기 RGB 패턴 형성시 형성된 유기 블랙 매트릭스 키를 이용하여 포토리소그래피 기술을 통해 유기 블랙매트릭스 패턴을 형성하는 단계, 상기 유기 블랙 매트릭스 상부 전면에 ITO막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 RGB 패턴의 형상은 픽셀모양의 돗트형 패턴으로 형성시켜 중첩부위를 최소로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 RGB 패턴과 유기 블랙 매트릭스 패턴간의 평탄화 보호막의 제조공정을 생략할 수 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 레드 칼라 레지스트로 이루어진 얼라인-키와 포토리소그래피 기술을 이용하여 그린 칼라 패턴이 형성될 때, 블루 칼라 얼라인-키 위치에 그린 칼라 레지스트로 이루어진 얼라인-키가 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 그린 칼라 레지스트로 이루어진 얼라인-키와 포토리소그래피 기술을 이용하여 블루 칼라 패턴이 형성될 때, 유기 블랙 매트릭스 패턴 얼라인-키 위치에 블루 칼라 레지스트로 이루어진 얼라인-키가 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 유기 블랙 매트릭스 패턴은 안료와 카본을 혼합한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 칼라필터 제조방법.