KR20050080277A - Color filter array panel and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 색필터 표시판은 기판, 기판 위에 형성되어 있는 복수개의 제1 블랙 매트릭스, 복수개의 제1 블랙 매트릭스 위에 제1 블랙 매트릭스와 동일한 패턴으로 형성되어 있는 복수개의 제2 블랙 매트릭스, 제1 블랙 매트릭스 및 제2 블랙 매트릭스로 이루어진 복수개의 블랙 매트릭스 사이에 형성되어 있는 색필터를 포함하고, 제1 블랙 매트릭스는 금속막이고, 제2 블랙 매트릭스는 포토레지스트막인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 색필터 표시판은 금속막으로 된 제1 블랙 매트릭스 및 유기막으로 된 제2 블랙 매트릭스를 형성함으로써 제2 블랙 매트릭스 양단의 테이퍼 각도를 수직으로 유지하여 제2 블랙 매트릭스에 충분한 광학 밀도 값을 확보할 수 있다는 장점이 있다. The color filter display panel according to the present invention includes a substrate, a plurality of first black matrices formed on the substrate, and a plurality of second black matrices and first black formed on the plurality of first black matrices in the same pattern as the first black matrix. And a color filter formed between the plurality of black matrices composed of the matrix and the second black matrix, wherein the first black matrix is a metal film and the second black matrix is a photoresist film. Therefore, the color filter display panel according to the present invention forms a first black matrix made of a metal film and a second black matrix made of an organic film, thereby maintaining the taper angles at both ends of the second black matrix vertically to provide sufficient optical for the second black matrix. The advantage is that the density value can be obtained.
Description
본 발명은 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color filter display panel and a method of manufacturing the same.
평판 표시 장치(Flat panel display)의 하나로 각광을 받고 있는 액정 표시 장치(Liquid crystal display, LCD)는 최근 집중적인 기술 투자에 힘입어 중소형 표시 장치, 모니터, 대형 TV 등에 광범위하게 사용되고 있다. Liquid crystal display (LCD), which has been in the spotlight as one of flat panel displays, has been widely used in small and medium-sized displays, monitors, and large-sized TVs due to recent intensive technology investment.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two display panels on which a field generating electrode is formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. It is a display device which controls the transmittance | permeability of the light which passes through a liquid crystal layer by rearranging.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 것이다. 이중에서도 한 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 액정 표시 장치가 주류이다. 이 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자 소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선을 표시판에 설치한다.Among the liquid crystal display devices, a field generating electrode is provided in each of two display panels. Among them, a liquid crystal display device having a structure in which a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix form on one display panel and one common electrode covering the entire display panel on the other display panel is mainstream. The display of an image in this liquid crystal display device is performed by applying a separate voltage to each pixel electrode. To this end, a thin film transistor, which is a three-terminal element for switching a voltage applied to a pixel electrode, is connected to each pixel electrode, and a gate line for transmitting a signal for controlling the thin film transistor and a data line for transmitting a voltage to be applied to the pixel electrode are provided. Install on the display panel.
그리고, 액정 표시 장치를 이용한 대형 TV의 개발과 액정 표시 장치의 제조 비용의 절감을 위한 액정 표시 패널의 대면적화가 이루어지면서 액정 표시 패널의 성능 향상과 액정 표시 패널 크기의 대형화로 인한 원가 절감을 위해 새로운 액정 표시 패널의 제조 방법이 지속적으로 개발되고 있다. In addition, as a large area of a liquid crystal display panel is developed for the development of a large-scale TV using a liquid crystal display device and a manufacturing cost of the liquid crystal display device, the performance of the liquid crystal display panel and the cost reduction due to the enlargement of the size of the liquid crystal display panel Methods of manufacturing new liquid crystal display panels are constantly being developed.
액정 표시 장치의 색필터 표시판의 제조 공정 중 가장 큰 부분을 차지하고 있는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터 형성을 위한 적색 필터 감광막 패턴, 녹색 필터 감광막 패턴 및 청색 필터 감광막 패턴의 형성은 포토리소그래피 방식을 사용하고 있다.Photolithography is used to form the red filter, the green filter photoresist pattern, the blue filter photoresist pattern, and the blue filter photoresist pattern for forming the red filter, the green filter, and the blue filter, which occupy the largest part of the manufacturing process of the color filter display panel of the liquid crystal display device. Doing.
색필터는 네카티브 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법과 동일한 공정을 통해 형성되는데, 글래스 기판의 대형화로 인해 기판에 도포되는 색필터 감광막의 양이 증가되고, 노광 공정 이외의 타 공정에서 사용되는 재료 비용의 증가 및 설비의 대형화에 따른 생산 라인의 대면적화와 같은 문제가 발생한다.The color filter is formed through the same process as the pattern forming method using a negative photoresist. The increase in the size of the glass substrate increases the amount of the color filter photoresist applied to the substrate, and the cost of materials used in other processes other than the exposure process. Problems such as the increase in size and the large area of the production line due to the enlargement of the equipment occurs.
종래의 색필터 표시판의 블랙 매트릭스의 제조 방법은 두 가지 방식이 일반적이다. 즉, 금속막을 증착시키고 그 위에 포지티브 포토레지스트를 형성한 뒤 식각 공정을 통하여 금속 블랙 매트릭스로 형성하는 방법과, 유기물을 증착시키고 유기물을 직접 유기 블랙 매트릭스로 형성하는 방법이 있다. Two methods of manufacturing a black matrix of a conventional color filter display panel are common. That is, there is a method of depositing a metal film, forming a positive photoresist thereon, and forming a metal black matrix through an etching process, and a method of depositing an organic material and forming an organic material directly into an organic black matrix.
본 발명의 기술적 과제는 블랙 매트릭스의 선폭이 일정하게 유지된 색필터 표시판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. The technical problem of the present invention is to provide a color filter display panel in which the line width of the black matrix is kept constant and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따른 색필터 표시판은 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 복수개의 제1 블랙 매트릭스, 복수개의 상기 제1 블랙 매트릭스 위에 상기 제1 블랙 매트릭스와 동일한 패턴으로 형성되어 있는 복수개의 제2 블랙 매트릭스, 상기 제1 블랙 매트릭스 및 제2 블랙 매트릭스로 이루어진 복수개의 블랙 매트릭스 사이에 형성되어 있는 색필터를 포함하고, 상기 제1 블랙 매트릭스는 금속막이고, 상기 제2 블랙 매트릭스는 포토레지스트막인 것이 바람직하다. The color filter display panel according to the present invention includes a substrate, a plurality of first black matrices formed on the substrate, a plurality of second black matrices formed on the plurality of first black matrices in the same pattern as the first black matrix, And a color filter formed between the plurality of black matrices comprising the first black matrix and the second black matrix, wherein the first black matrix is a metal film and the second black matrix is a photoresist film. .
또한, 상기 제1 블랙 매트릭스는 하부층이 CrOx 층이고, 상부층인 Cr 층인 이중 금속막인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the first black matrix is a double metal film having a lower layer as a CrOx layer and an upper layer as a Cr layer.
또한, 상기 CrOx층은 300 내지 500 Å, Cr 층은 500 내지 2,000 Å의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable that the said CrOx layer is formed in the thickness of 300-500 GPa, and the Cr layer is 500-2,000 GPa.
또한, 상기 제2 블랙 매트릭스는 네가티브 포토레지스트막인 것이 바람직하다. In addition, the second black matrix is preferably a negative photoresist film.
또한, 상기 제2 블랙 매트릭스는 2 내지 4㎛의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the second black matrix is preferably formed to a thickness of 2 to 4㎛.
또한, 본 발명에 따른 색필터 표시판의 제조 방법은 기판 위에 CrOx층 및 Cr층을 차례로 형성하는 단계, 상기 CrOx층 및 Cr층 위에 포토레지스트막을 형성하는 단계, 패턴화된 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 복수개의 제2 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 제2 블랙 매트릭스를 경화하는 단계, 상기 제2 블랙 매트릭스를 식각 방지막으로 하여 상기 CrOx층 및 Cr층을 식각하여 복수개의 제1 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 복수개의 상기 제1 및 제2 블랙 매트릭스로 이루어진 복수개의 블랙 매트릭스 사이에 색필터를 잉크젯 프린팅 방법으로 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the method for manufacturing a color filter display panel according to the present invention comprises the steps of sequentially forming a CrOx layer and a Cr layer on a substrate, forming a photoresist film on the CrOx layer and the Cr layer, the photoresist using a patterned mask Exposing and developing a film to form a plurality of second black matrices, curing the second black matrix, and etching the CrOx layer and the Cr layer using the second black matrix as an etch stop layer to form a plurality of first black matrices. Forming a matrix, preferably forming a color filter between the plurality of black matrix consisting of a plurality of the first and second black matrix by an inkjet printing method.
또한, 상기 CrOx층은 300 내지 500 Å, Cr 층은 500 내지 2,000 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the CrOx layer is preferably formed to a thickness of 300 to 500 kPa, Cr layer of 500 to 2,000 kPa.
또한, 상기 제2 블랙 매트릭스는 네가티브 포토레지스트막으로 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the second black matrix is preferably formed of a negative photoresist film.
또한, 상기 제2 블랙 매트릭스는 2 내지 4㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the second black matrix is preferably formed to a thickness of 2 to 4㎛.
또한, 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 제1 방향으로 형성되어 있는 제1 신호선, 상기 제1 기판 위에 제2 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 신호선과 절연되어 교차하고 있는 제2 신호선, 상기 제1 신호선 및 상기 제2 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 제2 신호선 위에 형성되어 있으며, 상기 제2 신호선의 일부를 드러내는 접촉 구멍을 가지는 보호막, 상기 접촉 구멍을 통해 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판; 상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하고 있는 색필터 표시판; 상기 박막 트랜지스터 표시판 및 색필터 표시판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 색필터 표시판은 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 복수개의 제1 블랙 매트릭스, 복수개의 상기 제1 블랙 매트릭스 위에 상기 제1 블랙 매트릭스와 동일한 패턴으로 형성되어 있는 복수개의 제2 블랙 매트릭스, 상기 제1 블랙 매트릭스 및 제2 블랙 매트릭스로 이루어진 복수개의 블랙 매트릭스 사이에 형성되어 있는 색필터를 포함하고, 상기 제1 블랙 매트릭스는 금속막이고, 상기 제2 블랙 매트릭스는 포토레지스트막인 것이 바람직하다. In addition, the liquid crystal display includes a first substrate, a first signal line formed in a first direction on the first substrate, and a second signal formed in a second direction on the first substrate and insulated from and intersecting the first signal line. A thin film transistor connected to a signal line, the first signal line and the second signal line, a passivation layer formed on the second signal line and having a contact hole exposing a portion of the second signal line, and through the contact hole to the thin film transistor. A thin film transistor array panel including connected pixel electrodes; A color filter display panel facing the thin film transistor array panel; And a liquid crystal layer injected between the thin film transistor array panel and the color filter panel, wherein the color filter panel includes a second substrate, a plurality of first black matrices and a plurality of first black matrices formed on the second substrate. And a color filter formed between a plurality of second black matrices formed in the same pattern as the first black matrix, and a plurality of black matrices formed of the first black matrix and the second black matrix. It is preferable that the black matrix is a metal film and the second black matrix is a photoresist film.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
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 경우뿐 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.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 색필터 표시판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a color filter display panel and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판의 단면도로서, 잉크젯 프린팅 방법으로 색필터를 형성하는 상태를 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention, illustrating a state in which a color filter is formed by an inkjet printing method.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판은 기판(210), 기판(210) 위에 형성되어 있는 복수개의 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 210 and a plurality of first black matrices 221a and 222a formed on the substrate 210.
제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)는 금속막이며, 하부층(221a)이 CrOx 층이고, 상부층(222a)이 Cr 층인 이중 금속막인 것이 바람직하다. 이러한 CrOx 층(221a)은 300 내지 500 Å, Cr 층(222a)은 500 내지 2,000 Å의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the first black matrices 221a and 222a be a metal film, the lower layer 221a be a CrOx layer, and the upper layer 222a be a double metal film. It is preferable that the CrOx layer 221a is formed to have a thickness of 300 to 500 GPa, and the Cr layer 222a is 500 to 2,000 GPa.
그리고, 복수개의 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 위에는 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)와 동일한 패턴으로 복수개의 제2 블랙 매트릭스(223a)가 형성되어 있다. 제2 블랙 매트릭스(223a)는 포토레지스트막으로서, 특히 네가티브 포토레지스트막인 것이 바람직하다. The plurality of second black matrices 223a are formed on the plurality of first black matrices 221a and 222a in the same pattern as the first black matrices 221a and 222a. The second black matrix 223a is a photoresist film, particularly preferably a negative photoresist film.
이러한 제2 블랙 매트릭스(223a)는 2 내지 4㎛의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 2㎛ 이하의 두께로 제2 블랙 매트릭스(223a)를 제조하는 경우에는 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 및 제2 블랙 매트릭스(223a)를 합한 블랙 매트릭스 내에 색필터(230R, 230G, 230B)가 형성되도록 하는 격벽 역할을 완전히 할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 4㎛ 이상의 두께로 제2 블랙 매트릭스(223a)를 제조하는 경우에는 격벽 역할을 완전히 할 수는 있으나, 블랙 매트릭스 양단의 테이퍼 각도(θ)가 저하되고, 따라서, 개구부 가장자리 부근의 광학 밀도(Optical Density, OD)가 일정하지 않음으로 인하여 잔사 및 직진성 불량 등이 발생하기 쉽다.The second black matrix 223a is preferably formed to have a thickness of 2 to 4 μm. When the second black matrix 223a is manufactured to a thickness of 2 μm or less, the color filters 230R, 230G, and 230B are formed in the black matrix in which the first black matrix 221a and 222a and the second black matrix 223a are combined. There is a problem in that it cannot fully serve as a partition wall to be formed. In addition, when the second black matrix 223a is manufactured to a thickness of 4 μm or more, the second black matrix 223a may function as a partition wall, but the taper angle θ at both ends of the black matrix decreases, and thus the optical density (near the edge of the opening) Due to the non-uniformity of Optical Density (OD), residues and straightness defects are likely to occur.
그리고, 이러한 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 및 제2 블랙 매트릭스(223a)를 블랙 매트릭스라고 정의할 때, 복수개의 블랙 매트릭스 사이에는 색필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. When the first black matrices 221a and 222a and the second black matrices 223a are defined as black matrices, color filters 230R, 230G and 230B are formed between the plurality of black matrices.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판의 제조 방법에 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. A method of manufacturing a color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다. 2 to 7 are diagrams sequentially illustrating a manufacturing method of a color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 세정된 기판(210) 위에 금속 스퍼터링 공정으로 300 내지 500 Å의 두께로, 바람직하게는 약 450Å의 두께로 CrOx 층(221)을 형성하고, 그 위에 500 내지 2,000 Å의 두께로, 바람직하게는 약 1000Å의 두께로 Cr 층(222)을 형성한다. 기판(210)은 약 0.7mm 정도의 글래스 기판인 것이 바람직하다. First, as shown in FIG. 2, a CrOx layer 221 is formed on the cleaned substrate 210 in a metal sputtering process at a thickness of 300 to 500 kPa, preferably at a thickness of about 450 kPa, and thereafter, Cr layer 222 is formed to a thickness of 2,000 mm 3, preferably to about 1000 mm 3. The substrate 210 is preferably a glass substrate of about 0.7mm.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, CrOx 층(221) 및 Cr 층(222) 위에 네가티브 포토레지스트막(Negative Photoresist)(223)을 2 내지 4㎛의 두께로, 바람직하게는 2.6㎛ 두께로 형성한다. 2㎛ 이하의 두께로 제2 블랙 매트릭스(223a)를 제조하는 경우에는 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 및 제2 블랙 매트릭스(223a)를 합한 블랙 매트릭스 내에 색필터(230R, 230G, 230B)가 형성되도록 하는 격벽 역할을 완전히 할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 4㎛ 이상의 두께로 제2 블랙 매트릭스(223a)를 제조하는 경우에는 격벽 역할을 완전히 할 수는 있으나, 블랙 매트릭스 양단의 테이퍼 각도(θ)가 저하되고, 따라서, 개구부 가장자리 부근의 광학 밀도(Optical Density, OD)가 일정하지 않음으로 인하여 잔사 및 직진성 불량 등이 발생하기 쉽다.Next, as shown in FIG. 3, a negative photoresist film 223 on the CrOx layer 221 and the Cr layer 222 is 2 to 4 μm thick, preferably 2.6 μm thick. Form. When the second black matrix 223a is manufactured to a thickness of 2 μm or less, the color filters 230R, 230G, and 230B are formed in the black matrix in which the first black matrix 221a and 222a and the second black matrix 223a are combined. There is a problem in that it cannot fully serve as a partition wall to be formed. In addition, when the second black matrix 223a is manufactured to a thickness of 4 μm or more, the second black matrix 223a may function as a partition wall, but the taper angle θ at both ends of the black matrix decreases, and thus the optical density (near the edge of the opening) Due to the non-uniformity of Optical Density (OD), residues and straightness defects are likely to occur.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 패턴화된 마스크(150)를 이용하여 350 내지 440nm 파장 영역의 빛으로 네가티브 포토레지스트막(223)을 노광한 후 약 110℃의 온도로 90초 정도 후속 노광 열처리(Post Exposure Bake) 공정을 진행한다. 이 경우, 마스크(150)를 통해 노광된 네가티브 포토레지스트막의 부분(223a)은 후술할 현상 공정을 통해 잔류하고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트막의 부분(223b)은 현상 공정을 통해 제거된다. Next, as shown in FIG. 4, the negative photoresist film 223 is exposed to light in a wavelength range of 350 to 440 nm using the patterned mask 150, followed by 90 seconds at a temperature of about 110 ° C. FIG. Post Exposure Bake process is carried out. In this case, the portion 223a of the negative photoresist film exposed through the mask 150 remains through a developing process to be described later, and the portion 223b of the unexposed negative photoresist film is removed through a developing process.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 2.38% TMAH 용액을 이용하여 네가티브 포토레지스트막(223b)을 현상하여 역테이퍼진 형태의 포토레지스트 패턴(223a)을 형성한다. 즉, 노광된 네가티브 포토레지스트막의 부분(223a)은 포토레지스트 패턴(223a)이 되고, 노광되지 않은 네가티브 포토레지스트막의 부분(223b)은 제거되어 빈 공간(223c)으로 남게된다. Next, as shown in FIG. 5, the negative photoresist film 223b is developed using a 2.38% TMAH solution to form a photoresist pattern 223a having an inverse tapered shape. That is, the portion 223a of the exposed negative photoresist film becomes the photoresist pattern 223a, and the portion 223b of the unexposed negative photoresist film is removed to remain in the empty space 223c.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(223a)을 220℃에서 180초간 열경화(Curing) 공정을 진행하여 양단이 수직형인 포토레지스트 패턴(223a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 6, the photoresist pattern 223a is thermally cured at 220 ° C. for 180 seconds to form photoresist patterns 223a having vertical ends.
즉, 열경화 공정에 의해 포토레지스트 패턴(223a)이 열확산되고, 따라서, 역테이퍼진 형태의 포토레지스트 패턴(223a)은 수직형 포토레지스트 패턴(223a)으로 변화되어 복수개의 제2 블랙 매트릭스(223a)가 완성된다. That is, the photoresist pattern 223a is thermally diffused by the thermosetting process. Accordingly, the photoresist pattern 223a having an inverse tapered shape is changed into a vertical photoresist pattern 223a, thereby forming a plurality of second black matrices 223a. ) Is completed.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 블랙 매트릭스(223a)를 식각 방지막으로 하여 크롬(Cr) 식각액(Wet Etchant)으로 CrOx 층(221) 및 Cr 층(222)을 7분 동안 식각하여 수직형의 제2 블랙 매트릭스(223a)와 동일한 패턴의 복수개의 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 7, the CrOx layer 221 and the Cr layer 222 are etched for 7 minutes using a chromium (Cr) etchant using the second black matrix 223a as an etch stop layer. A plurality of first black matrices 221a and 222a having the same pattern as the vertical second black matrix 223a is formed.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 제1 및 제2 블랙 매트릭스(221a, 222a, 223a)로 이루어진 복수개의 블랙 매트릭스 사이에 색필터(230R, 230G, 230B)를 잉크젯 프린팅 방법으로 형성한다. 즉, 잉크젯 헤드(51)에 연결된 복수개의 노즐(52)을 통하여 복수개의 블랙 매트릭스(221a, 222a, 223a) 사이의 소정 위치에 삼색의 컬러 잉크를 일정한 부피로 분사함으로써 색필터(230R, 230G, 230B)를 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 1, the color filters 230R, 230G, and 230B are formed by the inkjet printing method between the plurality of black matrices including the plurality of first and second black matrices 221a, 222a, and 223a. do. That is, color filters 230R, 230G, and the like are sprayed by a predetermined volume by spraying three color inks at a predetermined position between the plurality of black matrices 221a, 222a, and 223a through the plurality of nozzles 52 connected to the inkjet head 51. 230B).
이 경우, 블랙 매트릭스(221a, 222a, 223a)는 색필터(230R, 230G, 230B)가 소정 위치에 채워질 수 있도록 하는 격벽 역할을 한다. In this case, the black matrices 221a, 222a, and 223a serve as partition walls that allow the color filters 230R, 230G, and 230B to be filled at predetermined positions.
이러한 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 색필터 표시판의 색필터를 형성하는 경우에는 제조 원가 절감, 공정 단순화 확보 및 친환경적인 프로세스 실현에 용이하다는 장점이 있다. 즉, 이러한 잉크젯 프린팅 방법은 종래의 색필터 표시판의 제조 공정에서 필수적인 공정인 포토레지스트막의 코팅, 노광 및 현상 공정 즉, 색필터 형성을 위한 포토레지스트막의 코팅, 노광 및 현상 공정이 필요하지 않기 때문에 재료비 절감과 공정 단순화 및 설비 크기를 줄일 수 있다. When the color filter of the color filter display panel is formed by using the inkjet printing method, there is an advantage in that it is easy to reduce manufacturing costs, secure a process, and realize an eco-friendly process. That is, the inkjet printing method does not require coating, exposing and developing the photoresist film, which is an essential step in the manufacturing process of the conventional color filter display panel, that is, coating, exposing and developing the photoresist film for forming the color filter. Savings, process simplification and equipment size can be reduced.
색필터 형성을 위한 잉크젯 프린팅 시스템은 잉크젯 프린팅 본체, 잉크젯 프린팅 헤드 및 노즐, 잉크젯 색필터용 유기소재를 포함하며, 글래스 기판 위의 소정 영역에 유기 소재를 정확히 분사하기 위해 분사 정밀도와 분사량의 확보 및 상기 세 가지 구성요소의 유기적인 조절이 필요하다.The inkjet printing system for color filter formation includes an inkjet printing body, an inkjet printing head and a nozzle, and an organic material for an inkjet color filter. Organic control of these three components is required.
잉크젯 프린팅 방법을 통해 색필터를 형성하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이, 삼색의 컬러 잉크가 잉크젯 헤드(51)에 연결된 복수개의 노즐(52)을 통하여 소정 위치마다 일정한 부피로 분사된다. 이 경우, 적색 필터(230R), 녹색 필터(230G) 및 청색 필터(230B) 사이에 격벽 역할을 하도록 블랙 매트릭스가 형성되어야 한다. In order to form a color filter through the inkjet printing method, as shown in FIG. 1, three color inks are sprayed at a predetermined volume at predetermined positions through a plurality of nozzles 52 connected to the inkjet head 51. In this case, a black matrix must be formed to serve as a partition between the red filter 230R, the green filter 230G, and the blue filter 230B.
이러한 잉크젯 색필터용 블랙 매트릭스는 누설광 방지 기능, 색필터 개구부를 통한 균일한 빛의 투과, 그리고 색필터 형성을 위한 공정 조건을 충분히 만족시킬 수 있도록 내열성 및 내구성을 확보하여야 한다. 그리고, 블랙 매트릭스 사이에 채워진 컬러 잉크의 상부면과 블랙 매트릭스 상부면의 평활성을 높이도록 블랙 매트릭스 상부면의 특성을 조절해야 한다. 또한, 컬러 잉크가 복수개의 블랙 매트릭스 사이에 채워질 수 있도록 소정의 높이가 되어야 한다. The black matrix for the inkjet color filter must ensure heat resistance and durability to sufficiently satisfy the light leakage prevention function, uniform transmission of light through the color filter opening, and process conditions for forming the color filter. Then, the characteristics of the black matrix upper surface should be adjusted to increase the smoothness of the upper surface of the black ink and the upper surface of the color ink filled between the black matrices. It should also be of a predetermined height so that the color ink can be filled between the plurality of black matrices.
따라서, 잉크젯 색필터용 블랙 매트릭스의 두께는 종래의 블랙 매트릭스의 두께보다 큰 2 내지 3㎛의 높이가 되어야 하므로, 종래의 블랙 매트릭스를 잉크젯 색필터용 블랙 매트릭스로 사용할 경우 2 내지 3㎛의 높이의 크롬 블랙 매트릭스는 비용이나 기판에 대한 스트레스 측면에서 고려해 볼 때 적용이 불가능하다. 그리고, 유기 블랙 매트릭스는 종래 블랙 매트릭스의 두께가 1.0 내지 1.5㎛ 정도인 것에 비해 2 내지 3배 이상의 높은 두께로 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성할 경우 블랙 매트릭스 양단의 테이퍼 각도(θ)가 저하되고, 따라서, 개구부 가장자리 부근의 광학 밀도(Optical Density, OD)가 일정하지 않음으로 인하여 잔사 및 직진성 불량 등이 발생된다.Therefore, the thickness of the black matrix for inkjet color filters should be 2 to 3 µm in height, which is larger than the thickness of the conventional black matrix. Therefore, when the conventional black matrix is used as the black matrix for inkjet color filters, the height of 2 to 3 µm is used. The chromium black matrix is not applicable in view of cost or stress on the substrate. In addition, when the organic black matrix is formed by using a photolithography process with a thickness of 2 to 3 times higher than that of a conventional black matrix having a thickness of about 1.0 to 1.5 μm, the taper angles θ at both ends of the black matrix are decreased. Therefore, due to the non-uniform Optical Density (OD) near the edge of the opening, residues and linearity defects are generated.
여기서, 광학 밀도(Optical Density, OD)란 일정한 세기를 가진 어떤 파장의 빛이 용액을 통과한 후, 광도가 그 일정세기로 될 때의 양을 말한다. 즉, 빛이 용액을 투과하는 정도를 말한다. Here, the optical density (OD) refers to the amount of light intensity of a certain wavelength having a constant intensity after passing through the solution, and then the light intensity becomes the constant intensity. That is, the degree to which light transmits through the solution.
도 8에는 종래의 유기 블랙 매트릭스를 가지는 색필터 표시판의 단면도를 도시하였고, 도 9에는 550㎛ 파장의 빛으로 광학 밀도를 측정한 값(A)과, 350nm 내지 750 nm 파장의 빛으로 광학 밀도를 측정한 값의 평균값(B)을 유기 블랙 매트릭스의 두께에 따라 나타난 그래프를 도시하였다.FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional color filter display panel having an organic black matrix, and FIG. 9 illustrates optical density measured with light having a wavelength of 550 µm (A) and optical density with light having a wavelength of 350 nm to 750 nm. The graph which shows the average value (B) of the measured value according to the thickness of the organic black matrix is shown.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 2 내지 3㎛ 두께의 유기 블랙 매트릭스(220)를 형성할 경우, 유기 블랙 매트릭스(220)의 두께가 높을수록 광학 밀도의 값은 높아지게 되며, 유기 블랙 매트릭스(220) 양단의 테이퍼 각도(θ)를 50도 이상 높이는 것도 어렵다. As shown in FIGS. 8 and 9, when the organic black matrix 220 having a thickness of 2 to 3 μm is formed, the higher the thickness of the organic black matrix 220 is, the higher the optical density value becomes, and the organic black matrix It is also difficult to raise the taper angle θ of both ends by 50 degrees or more.
그리고, 유기 블랙 매트릭스(220) 양단의 테이퍼 각도(θ)가 낮아짐에 따라 유기 블랙 매트릭스(220) 내에서 원하는 광학 밀도 값을 일정하게 확보할 수 있는 영역이 좁아지게 된다. 즉, 유기 블랙 매트릭스(220)의 양단을 제외한 중앙 부분이 좁아지게 된다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 유기 블랙 매트릭스(220)의 유효 선폭(CD, Critical Dimension)이 넓도록 유기 블랙 매트릭스(220)를 형성하는 경우에는 색필터의 개구율 면적이 좁아지게 된다는 단점이 있다. As the taper angle θ of both ends of the organic black matrix 220 decreases, an area in which the desired optical density value can be uniformly secured within the organic black matrix 220 becomes narrower. That is, the center portion except for both ends of the organic black matrix 220 is narrowed. In order to prevent this problem, when the organic black matrix 220 is formed such that the effective line width (CD) of the organic black matrix 220 is wide, there is a disadvantage that the aperture ratio of the color filter is narrow.
또한, 테이퍼 각도(θ)를 높이기 위해서 유기 블랙 매트릭스(220)를 구성하고 있는 블랙 안료, 광개시제의 구조 및 배합비를 변경할 수도 있으나 이 경우, 원하는 광학 밀도 값을 확보하기 어렵고, 블랙 매트릭스의 선폭의 직진성이 나빠지게 된다. 또한, 유기 블랙 매트릭스(220)는 포토리소그래피 공정에서 사용되는 파장 영역에 반응하는 물질로 구성되어 있어서 구성 요소의 구조나 성분비에 따라 빛에 민감한 반응을 나타내므로 잉크젯 분사 후 컬러 잉크를 유기 블랙 매트릭스에 채울 때 친수성(Hydrophilicity)을 조절하는데 어려움이 많다.In addition, in order to increase the taper angle θ, the structure and compounding ratio of the black pigment constituting the organic black matrix 220 and the photoinitiator may be changed, but in this case, it is difficult to secure a desired optical density value, and the linearity of the line width of the black matrix is difficult. This becomes bad. In addition, since the organic black matrix 220 is made of a material that reacts to a wavelength region used in a photolithography process, the organic black matrix 220 exhibits a light-sensitive reaction according to the structure or component ratio of the component. Difficulty controlling hydrophilicity when filling.
이러한 잉크젯 색필터용 블랙 매트릭스를 형성한 특허로는 몰딩(Molding) 방법을 적용한 경우(US6,063,527, US6,322,936, US6,426,166)와 멀티층(Multi-layer)으로 격벽의 특성을 향상시킨 경우가 제시되고 있다.(US5,989,757, US6,145,981, US6,227,647, US6,331,384, US6,450,635, US6,468,702, JP2,001,298,085, JP2,002,091,889)Patents forming such a black matrix for inkjet color filters include a case in which a molding method is applied (US6,063,527, US6,322,936, US6,426,166) and a case in which the characteristics of the partition wall are improved by a multi-layer. (US5,989,757, US6,145,981, US6,227,647, US6,331,384, US6,450,635, US6,468,702, JP2,001,298,085, JP2,002,091,889)
이러한 종래의 기술은 블랙 매트릭스를 먼저 형성한 후 유기막을 적층하여 격벽을 형성하는 내용으로서, 이러한 경우 유기막을 적층할 때 먼저 형성된 블랙 매트릭스와의 정확한 위치 선정이 요구되며, 적층된 유기막이 색필터 표시판 제조 시 필요한 고온 공정 조건에 대해 변형없이 즉, 수직패턴으로 유지되어서 원하는 광학 밀도 값을 확보할 수 있는지에 대한 구체적인 언급이 없다. Such a conventional technique is to form a black matrix first and then to form a partition wall by stacking organic layers. In this case, when the organic layers are stacked, accurate positioning with the first formed black matrix is required, and the stacked organic layers are the color filter display panels. There is no specific mention as to whether the high temperature process conditions required for manufacturing can be maintained without distortion, i.e., maintained in a vertical pattern, to obtain the desired optical density value.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판의 제조 방법은 상기한 바와 같이, 두개의 층으로 구성된 잉크젯 색필터용 블랙 매트릭스(221a, 222a, 223a)를 형성한다. In order to solve this problem, the method for manufacturing a color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention forms the black matrices 221a, 222a, and 223a for inkjet color filters having two layers as described above.
즉, 하부층(221a)이 CrOx 층이고, 상부층(222a)이 Cr 층인 복수개의 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 위에 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)와 동일한 패턴으로 네가티브 포토레지스트막으로 된 복수개의 제2 블랙 매트릭스(223a)를 형성한다. That is, a plurality of negative photoresist films are formed on the plurality of first black matrices 221a and 222a in which the lower layer 221a is a CrOx layer and the upper layer 222a is a Cr layer in the same pattern as the first black matrices 221a and 222a. Second black matrices 223a are formed.
이러한 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)는 종래 블랙 매트릭스의 역할인 완전한 누설광 방지와 대비비(Contrast) 개선 역할을 하며, 제2 블랙 매트릭스(223a)는 컬러 잉크를 채우는 격벽(Wall) 역할로 하도록 거의 수직에 가까운 테이퍼 각도(θ)를 가지도록 형성한다. 즉, 수직형의 제2 블랙 매트릭스(223a)를 형성함으로써 복수개의 수직형의 제2 블랙 매트릭스(223a) 사이에 컬러 잉크를 채울 때 균일한 색필터(230R, 230G, 230B)를 형성할 수 있다. The first black matrices 221a and 222a serve as total leakage prevention and contrast improvement, which are conventional black matrices, and the second black matrices 223a serve as a wall for filling color ink. It is formed so as to have a taper angle θ nearly close to vertical. That is, by forming the vertical second black matrix 223a, the uniform color filters 230R, 230G, and 230B may be formed when the color ink is filled between the plurality of vertical second black matrices 223a. .
그리고, 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 및 제2 블랙 매트릭스(223a)를 형성함으로써 유기 블랙 매트릭스만을 형성한 경우 낮은 테이퍼 각도(θ)에 의해 광학 밀도 값을 충분히 확보하기 어려운 문제를 쉽게 해결할 수 있고, G선(450nm 내지 460nm) 혹은 I선(360nm 내지 370nm) 파장 영역의 빛을 이용하여 높은 두께의 제2 블랙 매트릭스(223a)에서도 양단을 수직형으로 형성하는 것이 가능하며, 컬러 잉크와의 젖음성(Wettability)을 높일 수 있도록 표면 특성을 조절할 수 있다. In addition, when only the organic black matrix is formed by forming the first black matrices 221a and 222a and the second black matrices 223a, it is easy to solve a problem that it is difficult to sufficiently secure the optical density value due to the low taper angle θ. It is possible to form both ends vertically even in the second black matrix 223a having a high thickness by using light of a G line (450 nm to 460 nm) or I line (360 nm to 370 nm) wavelength region. Surface properties can be adjusted to increase wettability.
또한, 고내열성 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)를 이용하여 제2 블랙 매트릭스(223a)를 형성함으로써 색필터 표시판 제조 공정 중 200℃ 이상의 높은 온도가 요구되는 컬러레지스트 경화 및 ITO 어닐링(Annealing) 공정에서도 유기막 즉, 제2 블랙 매트릭스(223a)가 녹아 흘러내리지 않아 구현하고자 하는 패턴을 형성할 수 있다. In addition, since the second black matrix 223a is formed using a high heat resistant negative photoresist, it is organic in color resist curing and ITO annealing process requiring a high temperature of 200 ° C. or higher during the color filter panel manufacturing process. The film, that is, the second black matrix 223a does not melt and flow to form a pattern to be implemented.
또한, 종래의 금속 블랙 매트릭스 즉,CrOx 층 및 Cr 층 블랙 매트릭스를 형성하는 공정은 금속 식각 공정 후 포지티브 포토레지스트(Positive Photoresist)를 제거하는 공정이 추가로 필요하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 매트릭스의 제조 공정은 고내열성 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)를 금속막 위에 형성한 후 네거티브 포토레지스트를 제거하지 않고 제2 블랙 매트릭스로 사용하기 때문에 CrOx 층 및 Cr층 블랙 매트릭스를 형성하는 공정보다 공정수가 적다는 장점도 가지고 있다. In addition, the process of forming the metal black matrix, that is, the CrOx layer and the Cr layer black matrix, requires a process of removing the positive photoresist after the metal etching process, but according to an embodiment of the present invention The process of manufacturing the black matrix is more than the process of forming the CrOx layer and the Cr layer black matrix because a high heat resistant negative photoresist is formed on the metal film and then used as the second black matrix without removing the negative photoresist. It also has the advantage of being small.
본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 단면도가 도 10에 도시되어 있다. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display including a color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)이 형성되어 있다.As illustrated in FIG. 10, a plurality of gate lines 121 and a plurality of storage electrode lines 131 are formed on the insulating substrate 110.
게이트선(121)과 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 서로 분리되어 있다. 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 각 게이트선(121)의 일부는 위 또는 아래로 돌출하여 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 유지 전극선(131)은 공통 전압(common voltage) 따위의 미리 정해진 전압을 인가 받으며, 폭이 위 또는 아래로 확장된 확장부(expansion)로 형성되어 있는 유지 전극(137)을 포함한다.The gate line 121 and the storage electrode line 131 mainly extend in the horizontal direction and are separated from each other. The gate line 121 transmits a gate signal, and a portion of each gate line 121 protrudes up or down to form a plurality of gate electrodes 124. The storage electrode line 131 receives a predetermined voltage such as a common voltage, and includes the storage electrode 137 formed by an extension extending upward or downward.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 비저항(resistivity)이 낮은 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO 또는 IZO와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐 (MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.The gate line 121 and the storage electrode line 131 include a conductive film formed of a silver-based metal such as silver (Ag) or a silver alloy having a low resistivity, or an aluminum-based metal such as aluminum (Al) or an aluminum alloy. In addition to conductive films, chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) and alloys thereof with good physical, chemical and electrical contact properties with other materials, in particular ITO or IZO [see: Molybdenum-Tungsten (MoW) alloy] may have a multilayer film structure including another conductive film. An example of the combination of the lower layer and the upper layer is chromium / aluminum-neodymium (Nd) alloy.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 경사져 있으며, 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80° 범위이다.Sides of the gate line 121 and the storage electrode line 131 are inclined, and the inclination angle is in a range of about 30-80 ° with respect to the surface of the substrate 110.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.A gate insulating layer 140 made of silicon nitride (SiNx) is formed on the gate line 121 and the storage electrode line 131.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다.A plurality of linear semiconductors 151 made of hydrogenated amorphous silicon (amorphous silicon is abbreviated a-Si) and the like are formed on the gate insulating layer 140. The linear semiconductor 151 extends mainly in the longitudinal direction, from which a plurality of extensions 154 extend toward the gate electrode 124.
반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.A plurality of linear and island ohmic contacts 161 and 165 made of a material such as n + hydrogenated amorphous silicon doped with silicide or n-type impurities at a high concentration are formed on the semiconductor 151. have. The linear contact member 161 has a plurality of protrusions 163, and the protrusions 163 and the island contact members 165 are paired and positioned on the protrusions 154 of the semiconductor 151.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 30-80°이다.Side surfaces of the semiconductor 151 and the ohmic contacts 161 and 165 are also inclined, and the inclination angle is 30 to 80 degrees.
저항 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.A plurality of data lines 171 and a plurality of drain electrodes 175 are formed on the ohmic contacts 161 and 165 and the gate insulating layer 140, respectively.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 드레인 전극(175)은 유지 전극선(131)의 확장부(137) 쪽으로 연장되어 확장부(137)와 중첩하는 확장부(177)를 가지고 있다. 게이트 전극(123), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 노출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 노출부 (154)에 형성된다.The data line 171 mainly extends in the vertical direction to cross the gate line 121 and transmit a data voltage. A plurality of branches extending from the data line 171 toward the drain electrode 175 forms a source electrode 173. The pair of source electrode 173 and the drain electrode 175 are separated from each other and positioned opposite to the gate electrode 123. The drain electrode 175 extends toward the extension portion 137 of the storage electrode line 131 and has an extension portion 177 overlapping the extension portion 137. The gate electrode 123, the source electrode 173, and the drain electrode 175 form a thin film transistor (TFT) together with the exposed portion 154 of the semiconductor 151, and a channel of the thin film transistor It is formed in the exposed portion 154 between the source electrode 173 and the drain electrode 175.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 은 계열 금속 또는 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수 있다. 데이터선(171)과 드레인 전극(175)의 측면 역시 경사져 있으며, 경사각은 수평면에 대하여 약 30-80° 범위이다.The data line 171 and the drain electrode 175 may also include a conductive film made of a silver metal or an aluminum metal. In addition to the conductive film, chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and molybdenum (Mo) may be used. ) And other conductive films made of alloys thereof. Sides of the data line 171 and the drain electrode 175 are also inclined, and the inclination angle is in the range of about 30-80 ° with respect to the horizontal plane.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 노출된 반도체 부분(154)의 위에는 유기 절연 물질로 이루어지는 보호막, 즉, 유기막(180)이 형성되어 있다. 유기막(180)은 데이터선(171)의 일부(179)를 드러내는 접촉 구멍(182) 및 드레인 전극(175)의 일부를 드러내는 접촉 구멍(186)을 가지고 있다. A passivation layer made of an organic insulating material, that is, an organic layer 180, is formed on the data line 171, the drain electrode 175, and the exposed semiconductor portion 154. The organic layer 180 has a contact hole 182 exposing a part 179 of the data line 171 and a contact hole 186 exposing a part of the drain electrode 175.
유기막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다. 이러한 투명한 화소 전극으로 이루어진 박막 트랜지스터 표시판은 투과형 액정 표시 장치에 이용된다. A plurality of pixel electrodes 190 and a plurality of contact assistants 82 made of ITO or IZO are formed on the organic layer 180. The thin film transistor array panel made of such a transparent pixel electrode is used in a transmissive liquid crystal display device.
화소 전극(190)은 접촉 구멍(186)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. The pixel electrode 190 is physically and electrically connected to the drain electrode 175 through the contact hole 186 to receive a data voltage from the drain electrode 175.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 상부 표시판의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다. The pixel electrode 190 to which the data voltage is applied rearranges the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer between the two electrodes by generating an electric field together with a common electrode (not shown) of the upper panel.
또한, 화소 전극(190)과 공통 전극은 축전기[이하 액정 축전기(liquid crystal capacitor)라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode)라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190)과 유지 전극선(131)의 중첩 및 화소 전극(190)과 이웃 게이트선(121)[이를 전단 게이트선(previous gate line)이라 함]의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 유지 전극선(131)을 확장한 확장부(137)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부(137)와 중첩되는 드레인 전극(175)의 확장부(177)를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다.In addition, the pixel electrode 190 and the common electrode form a capacitor (hereinafter referred to as a liquid crystal capacitor) to maintain an applied voltage even after the thin film transistor is turned off. There are other capacitors connected in parallel, called storage electrodes. The storage capacitor is made of the overlap of the pixel electrode 190 and the storage electrode line 131 and the overlap of the pixel electrode 190 and the neighboring gate line 121 (which is referred to as a prior gate line). In order to increase the capacitance of the capacitor, that is, the storage capacitor, an expansion unit 137 extending the storage electrode line 131 is provided to increase the overlap area, while drain connected to the pixel electrode 190 and overlapping the expansion unit 137. An extension 177 of the electrode 175 is placed under the passivation layer 180 to close the distance between the two.
접촉 보조 부재(82)는 접촉 구멍(182)을 통하여 데이터선(171)의 끝부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다. The contact auxiliary member 82 is connected to the end portion 179 of the data line 171 through the contact hole 182. The contact assisting member 82 is not essential to serve to protect adhesiveness between the end portion 179 of the data line 171 and an external device and to protect them, and application thereof is optional.
그리고, 게이트선(121)의 한쪽 끝부분(129)은 게이트 구동 회로(도시하지 않음)로부터 전달되는 신호를 전달받기 위해 사용되며 게이트선(121) 폭보다 넓은 폭을 가질 수 있다. One end portion 129 of the gate line 121 is used to receive a signal transmitted from a gate driving circuit (not shown) and may have a width wider than the width of the gate line 121.
그리고, 유기막(180)은 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)을 가지고 있으며, 접촉 구멍(181)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)과 접촉하는 복수의 접촉 보조 부재(81)가 형성되어 있다. 이러한 접촉 보조 부재(81) 및 접촉 구멍(181)은 게이트선(121)에 신호를 공급하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)가 칩의 형태로 표시판(100) 또는 가요성 회로 기판(도시하지 않음) 위에 장착되는 경우에 필요하다. 반면, 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 직접 박막 트랜지스터 등으로 만들어지는 경우에는 접촉 구멍(181) 및 접촉 보조 부재(81)가 필요하지 않다.The organic layer 180 has a plurality of contact holes 181 exposing the end portion 129 of the gate line 121, and the contact hole 181 has an end portion 129 of the gate line 121. A plurality of contact assistant members 81 are in contact with each other. The contact auxiliary member 81 and the contact hole 181 may include a display panel 100 or a flexible circuit board (not shown) in the form of a chip in which a gate driving circuit (not shown) that supplies a signal to the gate line 121 is provided. Required if mounted on On the other hand, when the gate driving circuit is made of a thin film transistor or the like directly on the substrate 110, the contact hole 181 and the contact auxiliary member 81 are not required.
그리고, 화소 전극(190) 위에 제1 수직 배향막(11)이 형성되어 있다.The first vertical alignment layer 11 is formed on the pixel electrode 190.
이러한 박막 트랜지스터 표시판과 대향하여 색필터 표시판이 설치되어 있다. 색필터 표시판은 기판(210), 기판(210) 위에 형성되어 있는 복수개의 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)를 포함한다. The color filter display panel is provided to face the thin film transistor array panel. The color filter display panel includes a substrate 210 and a plurality of first black matrices 221a and 222a formed on the substrate 210.
제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)는 금속막이며, 하부층(221a)이 CrOx 층이고, 상부층(222a)이 Cr 층인 이중 금속막인 것이 바람직하다. 이러한 CrOx 층(221a)은 300 내지 500 Å, Cr 층(222a)은 500 내지 2,000 Å의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the first black matrices 221a and 222a be a metal film, the lower layer 221a be a CrOx layer, and the upper layer 222a be a double metal film. It is preferable that the CrOx layer 221a is formed to have a thickness of 300 to 500 GPa, and the Cr layer 222a is 500 to 2,000 GPa.
그리고, 복수개의 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 위에는 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a)와 동일한 패턴으로 복수개의 제2 블랙 매트릭스(223a)가 형성되어 있다. 제2 블랙 매트릭스(223a)는 포토레지스트막으로서, 특히 네가티브 포토레지스트막인 것이 바람직하다. The plurality of second black matrices 223a are formed on the plurality of first black matrices 221a and 222a in the same pattern as the first black matrices 221a and 222a. The second black matrix 223a is a photoresist film, particularly preferably a negative photoresist film.
이러한 제2 블랙 매트릭스(223a)는 2 내지 4㎛의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. The second black matrix 223a is preferably formed to have a thickness of 2 to 4 μm.
그리고, 이러한 제1 블랙 매트릭스(221a, 222a) 및 제2 블랙 매트릭스(223a)를 블랙 매트릭스라고 정의할 때, 복수개의 블랙 매트릭스 사이에는 색필터(230)가 형성되어 있다.When the first black matrices 221a and 222a and the second black matrices 223a are defined as black matrices, a color filter 230 is formed between the plurality of black matrices.
그리고, 블랙 매트릭스(221a, 222a, 223a) 및 색필터(230) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있으며, 공통 전극(270) 위에는 제2 수직 배향막(21)이 형성되어 있다. The common electrode 270 is formed on the black matrices 221a, 222a, and 223a and the color filter 230, and the second vertical alignment layer 21 is formed on the common electrode 270.
그리고, 박막 트랜지스터 표시판 및 색필터 표시판 사이에는 액정층(3)이 주입되어 있다.The liquid crystal layer 3 is injected between the thin film transistor array panel and the color filter display panel.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 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. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
본 발명에 따른 색필터 표시판은 금속막으로 된 제1 블랙 매트릭스 및 유기막으로 된 제2 블랙 매트릭스를 형성함으로써 제2 블랙 매트릭스 양단의 테이퍼 각도를 수직으로 유지하여 제2 블랙 매트릭스에 충분한 광학 밀도 값을 확보할 수 있다는 장점이 있다. The color filter display panel according to the present invention forms a first black matrix made of a metal film and a second black matrix made of an organic film, thereby maintaining the taper angles at both ends of the second black matrix vertically, thereby providing sufficient optical density values for the second black matrix. There is an advantage that can be secured.
따라서, 노광 및 현상에 의한 제2 블랙 매트릭스를 포함한 블랙 매트릭스의 형성 시 블랙 매트릭스의 선폭을 일정하게 유지할 수 있다. Therefore, the line width of the black matrix can be kept constant during formation of the black matrix including the second black matrix by exposure and development.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판의 단면도로서, 잉크젯 프린팅 방법으로 색필터를 형성하는 상태를 도시한 도면이고, 1 is a cross-sectional view of a color filter display panel according to an embodiment of the present invention, illustrating a state in which a color filter is formed by an inkjet printing method.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이고,2 to 7 are views sequentially showing a manufacturing method of a color filter display panel according to an embodiment of the present invention.
도 8은 종래의 유기 블랙 매트릭스를 가지는 색필터 표시판의 단면도이고, 8 is a cross-sectional view of a color filter display panel having a conventional organic black matrix,
도 9는 550㎛ 파장의 빛으로 광학 밀도를 측정한 값(A)과, 350nm 내지 750 nm 파장의 빛으로 광학 밀도를 측정한 값의 평균값(B)을 유기 블랙 매트릭스의 두께에 따라 나타난 그래프이고,9 is a graph showing an average value (B) of the optical density measured with light of 550 μm wavelength (A) and the optical density measured with light of 350 nm to 750 nm wavelength according to the thickness of the organic black matrix. ,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 색필터 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 단면도이다. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display including a color filter display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
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KR1020040008347A KR20050080277A (en) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | Color filter array panel and manufacturing method thereof |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020107537A1 (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 惠科股份有限公司 | Display panel and manufacturing method therefor, and display apparatus |
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2004
- 2004-02-09 KR KR1020040008347A patent/KR20050080277A/en not_active Application Discontinuation
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