KR101788088B1

KR101788088B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR101788088B1
Application number: KR1020150082151A
Authority: KR
Inventors: 유아름; 김도욱; 김지혜; 백호정; 송해니; 안경원; 이영태; 이준호; 이혜민; 최승집; 최현무
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2017-10-19
Also published as: CN106200089B; TW201619671A; TWI560502B; KR20160059939A; CN106200089A

Abstract

하부 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 서로 이격되어 배열되는 복수의 색필터; 상기 복수의 색필터 위에 위치하는 절연막; 상기 절연막 위에 위치하는 차광층; 상기 차광층 위에 위치하는 볼록부를 포함하는 투명층; 상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판; 및 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 차광층은 유기 흑색 안료를 포함하고, 상기 볼록부를 포함하는 투명층은 상기 차광층과 그 모양이 상이한 액정 표시 장치가 제공된다.

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 기재는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판(이하 '박막 트랜지스터 표시판'이라 한다)에는 복수의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판(이하 '공통 전극 표시판'이라 한다)에는 적색, 녹색, 및 청색의 색 필터가 형성되어 있고 그 전면을 공통 전극이 덮고 있는 구조가 주류이다.

그러나, 이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 색 필터가 다른 표시판에 형성되므로 화소 전극과 색 필터 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 색 필터와 화소 전극을 동일한 표시판에 형성하는 구조(color filter on array, COA)가 제안되었다.

한편, 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 합착할 때 합착 마진을 고려하면 차광층을 설정된 크기보다 크게 제작해야 한다.

또한, 상기 두 개의 표시판 사이의 액정층의 간격을 셀 갭이라 하는데, 상기 셀 갭은 응답속도, 대비비, 시야각, 휘도 균일성 등 액정 표시 장치의 전반적인 동작 특성에 영향을 미친다. 만약 셀 갭이 일정하지 않으면 화면 전체에 걸쳐 균일한 영상이 표시되지 못하여 화질 불량을 초래한다.

따라서, 증가된 차광층의 크기에 의해 개구율이 저하되는 현상을 방지하고, 기판 상의 전 영역에 걸쳐서 균일한 셀 갭을 유지할 수 있는 액정 표시 장치에 대한 필요성이 갈수록 커지고 있다.

일 구현예는 차광층 및 상기 차광층과 상이한 모양의 투명층을 동시에 형성하여, 신뢰성이 우수한 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.

일 구현예는 하부 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 서로 이격되어 배열되는 복수의 색필터; 상기 복수의 색필터 위에 위치하는 절연막; 상기 절연막 위에 위치하는 차광층; 상기 차광층 위에 위치하는 볼록부를 포함하는 투명층; 상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판; 및 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 차광층은 유기 흑색 안료를 포함하고, 상기 볼록부를 포함하는 투명층은 상기 차광층과 그 모양이 상이한 액정 표시 장치를 제공한다.

상기 유기 흑색 안료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R¹¹ 내지 R²⁰은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.

상기 볼록부를 포함하는 투명층은 상기 차광층 전면(前面)의 전부 또는 일부를 덮고 있을 수 있다.

상기 투명층은 주투명층 및 부투명층을 포함할 수 있다.

상기 주투명층의 두께는 상기 부투명층의 두께보다 두꺼울 수 있다.

상기 주투명층은 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이의 간격을 지지할 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 절연막과 상기 차광층 사이에 위치하는 화소전극을 더 포함할 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 상부 기판과 상기 액정층 사이에 공통전극을 더 포함할 수 있다.

상기 액정 표시 장치는 상기 하부 기판 바로 위에 공통전극을 더 포함할 수 있다.

상기 차광층의 광학밀도는 상기 투명층의 광학밀도보다 1.0 이상 클 수 있다.

상기 차광층 및 투명층은, 차광층 조성물을 도포 및 건조 후, 상기 건조된 차광층 조성물 위에 투명층 조성물을 도포 및 건조시키고, 상기 차광층 조성물 및 투명층 조성물을 동시에 노광 및 현상시켜 제조할 수 있다.

상기 차광층 조성물은 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 광중합 개시제, 유기 흑색 안료, 및 용매를 포함할 수 있다.

상기 차광층 조성물은 바인더 수지 1 중량% 내지 30 중량%; 반응성 불포화 화합물 1 중량% 내지 20 중량%; 광중합 개시제 0.05 중량% 내지 5 중량%; 유기 흑색 안료 1 중량% 내지 30 중량%; 및 용매 잔부량을 포함할 수 있다.

상기 투명층 조성물은 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 광중합 개시제, 및 용매를 포함할 수 있다.

상기 투명층 조성물은 흑색 안료를 더 포함할 수 있다.

상기 투명층 조성물은 바인더 수지 3 중량% 내지 70 중량%; 반응성 불포화 화합물 2 중량% 내지 40 중량%; 광중합 개시제 0.1 중량% 내지 5 중량%; 및 용매 잔부량을 포함할 수 있다.

기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

차광층 및 볼록부를 포함하면서 상기 차광층과 상이한 모양의 투명층을 동시에 형성하여, 신뢰성이 우수한 액정 표시 장치를 제공한다.

도 1 내지 도 4는 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 종래 액정 표시 장치 내 차광층 및 투명층 구조의 도식화이다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 내 차광층 및 투명층 구조의 도식화이다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"("위")에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상(위)에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C20 알킬기를 의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C20 알케닐기를　의미하고, "사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 사이클로알케닐기를　의미하고, "헤테로사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기를 의미하고,　"아릴기"란 C6 내지 C20 아릴기를 의미하고, "아릴알킬기"란 C6 내지 C20 아릴알킬기를 의미하며, "알킬렌기"란 C1 내지 C20 알킬렌기를　의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C20 아릴렌기를 의미하고, "알킬아릴렌기"란 C6 내지 C20 알킬아릴렌기를 의미하고, "헤테로아릴렌기"란 C3 내지 C20 헤테로아릴렌기를 의미하고, "알콕실렌기"란 C1 내지 C20 알콕실렌기를 의미한다.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아민기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C20 아릴기, C3 내지 C20 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알케닐기, C3 내지 C20 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.

또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로"란, 화학식 내에 N, O, S, 및 P 중 적어도 하나의 헤테로 원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다.

본 명세서에서 카도계 수지란, 하기 화학식 2-1 내지 2-11로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 관능기가 수지 내 주골격(backbone)에 포함되는 수지를 의미한다.

본 명세서 내 화학식에서 별도의 정의가 없는 한, 화학결합이 그려져야 하는 위치에 화학결합이 그려져 있지 않은 경우는 상기 위치에 수소 원자가 결합되어 있음을 의미한다.

본 명세서에서 볼록부라 함은 특정 층(Layer)의 표면이 도드라지거나 쏙 내밀린 부분을 포함하는 부분을 의미하며, 오목부(가운데가 폭 패거나 들어가있는 모양을 가지는 부분)의 반대말을 의미한다.

일 구현예에 따른 액정 표시 장치는 하부 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 서로 이격되어 배열되는 복수의 색필터; 상기 복수의 색필터 위에 위치하는 절연막; 상기 절연막 위에 위치하는 차광층; 상기 차광층 위에 위치하는 볼록부를 포함하는 투명층; 상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판; 및 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 차광층은 유기 흑색 안료를 포함하고, 상기 볼록부를 포함하는 투명층은 상기 차광층과 그 모양이 상이하다.

상기 차광층 및 투명층의 모양이 상이하다는 의미는 그 두께가 상이하다는 의미가 아니다. 상기 차광층 및 투명층의 모양이 상이하다는 의미는 상기 차광층의 단면과 상기 투명층의 단면이 서로 상이함을 의미한다.

하기 도 5를 보면 종래 액정 표시 장치 내 차광층은 그 위에 동일한 모양의 하나의 투명층이 위치함을 확인할 수 있다. 그러나, 하기 도 6 및 도 7을 보면 일 구현예에 따른 액정 표시 장치 내 차광층은 그 위에 상이한 모양의 수 개의 투명층이 위치함을 확인할 수 있다.

액정 표시 장치 내 차광층 및 투명층이 하기 도 6과 같은 모양을 가지면 CD(critical dimension)를 감소시킬 수 있어 미세 패턴 형성에 유리하고, 액정 표시 장치 내 차광층 및 투명층이 하기 도 7과 같은 모양을 가지면 신뢰성 향상에 유리하다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 하부 기판(200) 위에 박막 트랜지스터가 위치한다. 상기 박막 트랜지스터는 스위칭 소자로 제어 단자, 입력 단자, 및 출력 단자의 삼단자로 이루어질 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(111), 게이트 절연층(112), 반도체(113), 소스 전극(114), 드레인 전극(115), 및 보호막(116)을 모두 포함할 수 있다.

구체적으로, 하부 기판(200) 위에 게이트선 및 유지 전극선을 포함하는 게이트 전극(111)이 형성되어 있다.

게이트선은 복수 개일 수 있고, 이들을 포함하는 게이트 전극도 복수 개일 수 있다. 복수의 게이트선은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 복수의 게이트 전극들은 서로 연결되어 하나의 돌출부를 이룰 수 있다.

유지 전극선도 복수 개일 수 있고, 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 전달한다.

게이트 전극(111) 위에는 게이트 절연층(112)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(112)은 질화규소, 이산화규소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

게이트 절연층(112) 위에는 비정질 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있는 반도체(113)가 형성되어 있다. 반도체(113)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 복수의 게이트 전극을 향하여 뻗어 나와 있을 수 있다.

반도체(113) 위에는 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 상기 저항성 접촉 부재는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어질 수 있다.

상기 저항성 접촉 부재 위에는 데이터선, 드레인 전극(115)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선과 교차한다. 각 데이터선은 게이트 전극(111)을 향하여 뻗으며 서로 연결되어 있는 소스 전극(114)을 포함한다.

상기 박막 트랜지스터 위에 복수의 색필터(110a, 110b, 110c)가 위치한다. 복수의 색필터(110a, 110b, 110c)는 서로 이격되어 배열되어 있는 적색 색필터, 녹색 색필터, 및 청색 색필터를 포함한다. 복수의 색필터(230) 각각은 가로 방향으로 이격되어 있으나, 세로 방향을 따라 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.

복수의 색필터(110a, 110b, 110c) 위에 절연막(120)이 위치한다. 절연막(120)은 서로 이웃하는 색필터 사이의 이격 공간에 위치할 수 있다. 절연막(120)은 유기막 또는 무기막으로 형성될 수 있으나, 무기막으로 형성하는 것이 좀 더 바람직하다. 절연막(120)을 유기막으로 형성하게 되면, 차광층 및 투명층을 이용한 단차 구현이 어려워지기 때문이다. 또한, 절연막(120)은 패턴 형성이 불가능하여 전면 코팅 후 바로 베이크되는 오버코트층과는 달리, 포토 리쏘 공정에 의해 필요한 부분만 패터닝할 수 있다.

절연막(120) 위에 차광층(140)이 위치하고, 차광층(140) 위에 투명층(150)이 위치한다.

상기 액정 표시 장치는 절연막(120)과 차광층(140) 사이에는 보조 차광층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 보조 차광층은 서로 이웃하는 색필터 사이의 이격 공간에 위치할 수 있다.

차광층(140)은 높은 광학밀도를 가지기 위해 유기 흑색 안료를 포함하는데, 상기 유기 흑색 안료는 락탐계 유기블랙, 예컨대 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R¹¹ 내지 R²⁰은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다. 예컨대, 상기 R¹¹ 내지 R²⁰은 모두 수소일 수 있다.

상기 차광층 전면(前面)이라 함은 상기 투명층과 맞닿는 차광층의 면을 의미할 수 있다. 예컨대, 하기 도 6을 보면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 내 볼록부를 포함하는 투명층은 차광층 전면(前面)의 일부를 덮고 있음을 확인할 수 있고, 하기 도 7을 보면, 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 내 볼록부를 포함하는 투명층은 차광층 전면(前面)의 전부를 덮고 있음을 확인할 수 있다.

상기 투명층은 후술하는 바와 같이, 포토 하프톤 공정에 의해 상기 차광층 전면(前面)에 위치할 수 있다.

상기 투명층은 주투명층(152) 및 부투명층(153)을 포함할 수 있고, 상기 주투명층 및 부투명층은 각각 독립적으로 존재하며, 예컨대 주투명층의 측면 등이 부투명층의 측면 등과 붙어있지 않은 채로 존재할 수 있다.

상기 차광층 및 투명층은 후술하는 것처럼 동시에 형성할 수 있고, 주투명층은 상부 기판과 하부 기판 사이의 간격을 지지하는 간격재 역할을 하고, 부투명층은 주투명층의 역할을 보조하여 상부 기판과 하부 기판 사이의 간격을 지지하는 보조 간격재 역할을 한다. 따라서, 간격재 역할을 하는 주투명층의 두께는 보조 간격재 역할을 하는 부투명층의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이처럼, 투명층을 주투명층과 부투명층으로 각각 형성할 경우, 주투명층이 완충효과가 떨어지는 상황에도 부투명층이 받쳐주어 구조의 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 절연막(120) 위에 부화소 전극을 포함하는 화소 전극(130)이 형성될 수 있다. 부화소 전극은 복수의 게이트선을 사이에 두고 서로 분리되어 각각 위와 아래에 배치되어 열 방향으로 이웃한다. 부화소 전극의 전체적인 모양은 사각형일 수 있다.

상부 기판(300) 위에, 예컨대 상부 기판(300)과 액정층(160) 사이에 공통 전극(170)이 형성될 수 있고, 공통 전극(170)과 액정층(160) 사이에는 배향막(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 공통 전극(270)은 공통 전압을 전달한다.

공통 전극(170)은 상부 기판(300)이 아닌, 하부 기판(200) 바로 위에 형성될 수도 있고, 공통 전극(170) 대신 패턴된 전극을 사용할 수도 있다.

액정층(160)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(160)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 기판(상부 기판 및 하부 기판)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다. 액정층(160)은 반응성 메소겐(reactive mesogen)을 포함하는 배향 보조제를 포함함으로써 액정 분자들은 그것의 장축이 화소 전극(130)의 길이 방향에 대략 평행하도록 선경사를 가질 수 있다. 배향 보조제는 액정층이 아닌 배향막에 포함될 수도 있다.

한편, 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한 박막 트랜지스터 구조는 하나의 실시예일뿐, 박막 트랜지스터 구조를 포함하는 구조물은 다양한 형태로 변형될 수 있다.

상기 차광층 및 상기 투명층은, 차광층 조성물을 도포 및 건조만 한 후, 상기 건조된 차광층 조성물 위에 투명층 조성물을 도포 및 건조시키고, 상기 건조된 차광층 조성물 및 투명층 조성물을 동시에 노광 및 현상시켜 제조할 수 있다.

상기 노광 시에는 하프톤 마스크(halftone mask)를 사용할 수 있다. 상기 하프톤 마스크는 노광 시 빛이 100% 투과하는 영역, 노광 시 빛이 25% 내지 35% 투과하는 영역, 노광 시 빛이 15% 내지 25% 투과하는 영역, 및 노광 시 빛이 0% 투과하는 영역 등을 포함할 수 있으나, 상기 하프톤 마스크의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.

광학밀도를 획득하기 위한 차광층 조성물을 노광 및 현상시키지 않은 채로, 스페이서와 단차를 구현하기 위한 투명층 조성물을 그 위에 도포한 후, 동시에 노광 및 현상시키기 때문에, 상기 차광층의 1 ㎛ 당 광학밀도 및 상기 투명층의 1 ㎛ 당 광학밀도는 1.0 이상 차이가 난다. 예컨대, 상기 차광층의 1 ㎛ 당 광학밀도는 상기 투명층의 1 ㎛ 당 광학밀도보다 1.0 이상, 예컨대 1.5 이상 클 수 있다.

구체적으로, 상기 차광층 및 상기 차광층 위에 형성된 투명층의 제조방법은 다음과 같을 수 있다.

(1) 도포 및 도막 형성 단계

차광층 조성물을 소정의 전처리를 한 유리 기판 또는 IZO 기판 등의 기판 상에 스핀 또는 슬릿 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 어플리케이터법 등의 방법을 사용하여 원하는 두께로 도포한 후, 70℃ 내지 100℃에서 1분 내지 10분 동안 가열하여 용제를 제거한다. 이 후, 투명층 조성물을 동일한 방법으로 도포 및 가열(건조)하여 도막을 얻는다.

(2) 노광 단계

상기 얻어진 도막에 필요한 패턴 형성을 위해 차광층 패턴을 구현할 Half tone 부분과 투명층 패턴을 구현할 Full tone 부분으로 혼합 구성된 마스크를 개재한 뒤, 200 nm 내지 500 nm의 활성선을 조사한다. 조사에 사용되는 광원으로는 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 금속 할로겐화물 램프, 아르곤 가스 레이저 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 X선, 전자선 등도 이용할 수 있다.

노광량은 조성물 각 성분의 종류, 배합량 및 건조 막 두께에 따라 다르지만, 고압 수은등을 사용하는 경우에는 500 mJ/cm²(365 nm 센서에 의함) 이하이다.

(3) 현상 단계

상기 노광 단계에 이어 알칼리성 수용액을 현상액으로 이용하여 불필요한 부분을 용해, 제거함으로써 노광 부분만을 잔존시켜 패턴을 형성시킨다.

(4) 후처리 단계

상기 공정에서 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 내열성, 내광성, 밀착성, 내크랙성, 내화학성, 고강도, 및 저장 안정성 등의 면에서 우수한 패턴을 얻기 위해 후가열 공정을 진행할 수 있다.

이하, 상기 차광층 조성물 및 투명층 조성물에 대해 설명한다.

상기 차광층 조성물은 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 아조계 안료 등의 색 보정제를 더 포함할 수도 있다.

상기 유기 흑색 안료를 분산시키기 위해 분산제를 함께 사용할 수 있다. 구체적으로는, 상기 안료를 분산제로 미리 표면처리하여 사용하거나, 상기 차광층 조성물 제조 시 유기 흑색 안료와 함께 분산제를 첨가하여 사용할 수 있다.

상기 분산제로는 비이온성 분산제, 음이온성 분산제, 양이온성 분산제 등을 사용할 수 있다. 　상기 분산제의 구체적인 예로는, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알코올 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 알코올알킬렌 옥사이드 부가물, 술폰산 에스테르, 술폰산 염, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 염, 알킬아미드 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬 아민 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 분산제의 시판되는 제품을 예로 들면, BYK社의 DISPERBYK-101, DISPERBYK-130, DISPERBYK-140, DISPERBYK-160, DISPERBYK-161, DISPERBYK-162, DISPERBYK-163, DISPERBYK-164, DISPERBYK-165, DISPERBYK-166, DISPERBYK-170, DISPERBYK-171, DISPERBYK-182, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-2001 등; EFKA 케미칼社의 EFKA-47, EFKA-47EA, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-100, EFKA-400, EFKA-450 등; Zeneka社의 Solsperse 5000, Solsperse 12000, Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 17000, Solsperse 20000, Solsperse 24000GR, Solsperse 27000, Solsperse 28000 등; 또는 Ajinomoto社의 PB711, PB821 등이 있다.

상기　분산제는 차광층 조성물 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 　분산제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 차광층 조성물의 분산성이 우수해질 수 있다.

상기 유기 흑색 안료는 수용성 무기염 및 습윤제를 이용하여 전처리하여 사용할 수도 있다.　유기 흑색 안료를 상기 전처리하여 사용할 경우 유기 흑색 안료의 평균 입경을 미세화할 수 있다.

상기 전처리는 상기 안료를 수용성 무기염 및 습윤제와 함께 니딩(kneading)하는 단계, 그리고 상기 니딩 단계에서 얻어진 안료를 여과 및 수세하는 단계를 거쳐 수행될 수 있다.

상기 니딩은 40℃ 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있고, 상기 여과 및 수세는 물 등을 사용하여 무기염을 수세한 후 여과하여 수행될 수 있다.

상기 수용성 무기염의 예로는 염화나트륨, 염화칼륨 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 　상기 습윤제는 상기 안료 및 상기 수용성 무기염이 균일하게 섞여 안료가 용이하게 분쇄될 수 있는 매개체 역할을 하며, 그 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등과 같은 알킬렌 글리콜 모노알킬에테르; 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 알코올 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 유기 흑색 안료는 상기 차광층 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 2 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 　유기 흑색 안료가 상기 범위 내로 포함될 경우, 해상도가 우수해진다.

상기 바인더 수지는 카도계 바인더 수지, 아크릴계 바인더 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 바인더 수지는 카도계 바인더 수지일 수 있다. 상기 바인더 수지가 카도계 바인더 수지일 경우, 이를 포함하는 차광층 조성물의 현상성이 우수하고, 광경화 시 감도가 좋아 미세 패턴 형성성이 우수하다. 특히, 카도계 바인더 수지를 사용할 경우, 액정 표시 장치의 신뢰성을 확보할 수 있다.

상기 카도계 바인더 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

R¹ 및 R²은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 (메타)아크릴로일록시 알킬기이고,

R³ 및 R⁴는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,

Z¹은 단일결합, O, CO, SO₂, CR⁷R⁸, SiR⁹R¹⁰(여기서, R⁷ 내지 R¹⁰은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기임), 또는 하기 화학식 2-1 내지 2-11로 표시되는 연결기 중 어느 하나이고,

[화학식 2-1]

[화학식 2-2]

[화학식 2-3]

[화학식 2-4]

[화학식 2-5]

(상기 화학식 2-5에서,

R^a는 수소 원자, 에틸기, C₂H₄Cl, C₂H₄OH, CH₂CH=CH₂, 또는 페닐기이다.)

[화학식 2-6]

[화학식 2-7]

[화학식 2-8]

[화학식 2-9]

[화학식 2-10]

[화학식 2-11]

Z²는 산이무수물 잔기이고,

m1 및 m2는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,

n은 1 내지 30의 정수이다.

상기 카도계 바인더 수지는 양 말단 중 적어도 하나에 하기 화학식 3으로 표시되는 관능기를 포함할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서,

Z³은 하기 화학식 3-1 내지 3-7로 표시될 수 있다.

[화학식 3-1]

(상기 화학식 3-1에서, R^b 및 R^c는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 에스테르기, 또는 에테르기이다.)

[화학식 3-2]

[화학식 3-3]

[화학식 3-4]

[화학식 3-5]

(상기 화학식 3-5에서, R^d는 O, S, NH, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, C1 내지 C20 알킬아민기, 또는 C2 내지 C20 알케닐아민기이다.)

[화학식 3-6]

[화학식 3-7]

상기 카도계 바인더 수지는 예컨대, 9,9-비스(4-옥시라닐메톡시페닐)플루오렌 등의 플루오렌 함유 화합물; 벤젠테트라카르복실산 디무수물, 나프탈렌테트라카르복실산 디무수물, 비페닐테트라카르복실산 디무수물, 벤조페논테트라카르복실산 디무수물, 피로멜리틱 디무수물, 사이클로부탄테트라카르복실산 디무수물, 페릴렌테트라카르복실산 디무수물, 테트라히드로푸란테트라카르복실산 디무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물 등의 무수물 화합물; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 글리콜 화합물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 사이클로헥산올, 벤질알코올 등의 알코올 화합물; 프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 용매류 화합물; 트리페닐포스핀 등의 인 화합물; 및 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 브로마이드, 벤질디에틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 벤질트리에틸암모늄 클로라이드 등의 아민 또는 암모늄염 화합물 중에서 둘 이상을 혼합하여 제조할 수 있다.

상기 카도계 바인더 수지의 중량평균 분자량은 500 g/mol 내지 50,000 g/mol, 예컨대 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol일 수 있다. 상기 카도계 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내일 경우 현상 시 막두께의 손실이 없고, 양호한 패턴을 얻을 수 있다.

상기 아크릴계 바인더 수지는 제1 에틸렌성 불포화 단량체　및 이와 공중합 가능한 제2 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체로, 하나 이상의 아크릴계 반복단위를 포함하는 수지이다. 　

상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 하나 이상의 카르복시기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체이며, 이의 구체적인 예로는　아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 푸마르산, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.

상기 제1 에틸렌성 불포화 단량체는 상기 아크릴계 수지의 총량에 대하여 5 중량% 내지 50 중량%, 예컨대 10 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.

상기 제2 에틸렌성 불포화 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐벤질메틸에테르 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 부틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르 화합물; 2-아미노에틸(메타)아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노 알킬 에스테르 화합물; 초산비닐, 안식향산 비닐 등의 카르복시산 비닐 에스테르 화합물; 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜 에스테르 화합물; (메타)아크릴로니트릴 등의 시안화 비닐 화합물; (메타)아크릴아미드 등의 불포화 아미드 화합물; 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 아크릴계 바인더 수지의 구체적인 예로는 메타크릴산/벤질메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체, 메타크릴산/벤질메타크릴레이트/스티렌/2-히드록시에틸메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 배합하여 사용할 수도 있다. 　

상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량은 3,000 g/mol 내지 150,000　g/mol, 예컨대 5,000 g/mol 내지 50,000 g/mol, 예컨대 7,000 g/mol 내지 30,000 g/mol 일 수 있다.　상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내일 경우, 상기 차광층 조성물의 물리적 및 화학적 물성이 우수해진다. 　

상기 아크릴계 바인더 수지의 산가는 15 mgKOH/g 내지 150　mgKOH/g, 예컨대 80 mgKOH/g 내지 130　mgKOH/g　일 수 있다. 상기 아크릴계 바인더 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우 픽셀 패턴의 해상도가 우수하다.

상기 카도계 바인더 수지와 상기 아크릴계 바인더 수지를 혼합하여 사용하는 경우, 상기 차광층 조성물 내 카도계 바인더 수지와 아크릴계 바인더 수지의 함량 (중량) 비율은 99:1 내지 50:50 일 수 있다.

차광층 조성물 내 아크릴계 바인더 수지의 함량이 카도계 바인더 수지의 함량을 초과하여 포함될 경우 내화학성 및 신뢰성 저하를 일으킬 수 있다.

상기 바인더 수지는 차광층 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%, 예컨대 2 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 　구체적으로 상기 카도계 바인더 수지는 상기 차광층 조성물 총량에 대해 1 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 상기 아크릴계 바인더 수지는 상기 차광층 조성물 총량에 대해 1 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 바인더 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 우수한 해상도를 얻을 수 있다.

상기 반응성 불포화 화합물은 모노머 또는 올리고머로서, 적어도 1개의 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 (메타)아크릴산의 일관능 또는 다관능 에스테르가 사용될 수 있다.

상기 반응성 불포화 화합물은 상기 에틸렌성 불포화 이중결합을 가짐으로써,　패턴 형성 공정에서 노광 시 충분한 중합을 일으켜 내열성, 내광성 및 내화학성이 우수한 패턴을 형성할 수 있다.

상기 반응성 불포화 화합물은 예컨대, 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트,　비스페놀A 에폭시(메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 (메타)아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리스(메타)아크릴로일옥시에틸 포스페이트, 노볼락에폭시 (메타)아크릴레이트　또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 반응성 불포화 화합물의 시판되는 제품을 예로 들면 다음과 같다. 　상기 (메타)아크릴산의 일관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-101^®, 동 M-111^®, 동 M-114^®등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD TC-110S^®, 동 TC-120S^®등; 오사카 유끼 가가꾸 고교(주)社의 V-158^®, V-2311^®등을 들 수 있다. 　상기 (메타)아크릴산의 이관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-210^®, 동 M-240^®, 동 M-6200^®등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD HDDA^®, 동 HX-220^®, 동 R-604^®등; 오사카 유끼 가가꾸 고교(주)社의 V-260^®, V-312^®, V-335 HP^®등을 들 수 있다. 　상기 (메타)아크릴산의 삼관능 에스테르의 예로는, 도아 고세이 가가꾸 고교(주)社의 아로닉스 M-309^®, 동 M-400^®, 동 M-405^®, 동 M-450^®, 동 M-7100^®, 동 M-8030^®, 동 M-8060^®등; 니혼 가야꾸(주)社의 KAYARAD TMPTA^®, 동 DPCA-20^®, 동-30^®, 동-60^®, 동-120^®등; 오사카 유끼 가야꾸 고교(주)社의 V-295^®, 동-300^®, 동-360^®, 동-GPT^®, 동-3PA^®, 동-400^®등을 들 수 있다. 　상기 제품을 단독 사용 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다.

상기 반응성 불포화 화합물은 보다 우수한 현상성을 부여하기 위하여 산무수물로 처리하여 사용할 수도 있다.

상기 반응성 불포화 화합물은 차광층 조성물 총량에 대하여 1 중량% 내지 20 중량%, 예컨대 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 반응성 불포화 화합물이 상기 범위 내로 포함될 경우,　패턴 형성 공정에서 노광 시 경화가 충분히 일어나 신뢰성이 우수해진다.

상기 광중합 개시제로는 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

상기 아세토페논계의 화합물의 예로는, 2,2'-디에톡시 아세토페논, 2,2'-디부톡시 아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로 아세토페논, p-t-부틸디클로로 아세토페논, 4-클로로 아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시 아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등을 들 수 있다.

상기 벤조페논계 화합물의 예로는, 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.

상기 티오크산톤계 화합물의 예로는, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 등을 들 수 있다.

상기 벤조인계 화합물의 예로는, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.

상기 트리아진계 화합물의 예로는, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-비페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-s-트리아진, 2-4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-s-트리아진 등을 들 수 있다.

상기 옥심계 화합물의 예로는 O-아실옥심계 화합물, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온, 1-(O-아세틸옥심)-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄온, O-에톡시카르보닐-α-옥시아미노-1-페닐프로판-1-온 등을 사용할 수 있다. 　상기 O-아실옥심계 화합물의 구체적인 예로는, 1,2-옥탄디온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1,2-디온-2-옥심-O-벤조에이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-옥탄-1-온옥심-O-아세테이트, 1-(4-페닐술파닐페닐)-부탄-1-온옥심-O-아세테이트　등을 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제는 상기 화합물 이외에도 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 술포늄 보레이트계 화합물, 디아조계 화합물, 이미다졸계 화합물, 비이미다졸계 화합물 등을 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제는 빛을 흡수하여 들뜬 상태가 된 후 그 에너지를 전달함으로써 화학반응을 일으키는 광 증감제와 함께 사용될 수도 있다.

상기 광 증감제의 예로는, 테트라에틸렌글리콜 비스-3-머캡토 프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트, 디펜타에리트리톨 테트라키스-3-머캡토 프로피오네이트 등을 들 수 있다.

상기 광중합 개시제는 차광층 조성물 총량에 대하여 0.05 중량% 내지 5 중량%, 예컨대 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 　상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 패턴 형성 공정에서 노광 시 경화가 충분히 일어나 우수한 신뢰성을 얻을 수 있다.

상기 용매는 상기 유기 흑색 안료, 상기 바인더 수지, 상기 반응성 불포화 화합물, 및 상기 광중합 개시제와의 상용성을 가지되 반응하지 않는 물질들이 사용될 수 있다.

상기 용매의 예로는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 디클로로에틸 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브 아세테이트류; 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화 수소류; 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-n-아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류; 초산 에틸, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸 등의 포화 지방족 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 젖산 메틸, 젖산 에틸 등의 젖산 에스테르류; 옥시 초산 메틸, 옥시 초산 에틸, 옥시 초산 부틸 등의 옥시 초산 알킬 에스테르류; 메톡시 초산 메틸, 메톡시 초산 에틸, 메톡시 초산 부틸, 에톡시 초산 메틸, 에톡시 초산 에틸 등의 알콕시 초산 알킬 에스테르류; 3-옥시 프로피온산 메틸, 3-옥시 프로피온산 에틸 등의 3-옥시 프로피온산 알킬에스테르류; 3-메톡시 프로피온산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 메틸 등의 3-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시 프로피온산 메틸, 2-옥시 프로피온산 에틸, 2-옥시 프로피온산 프로필 등의 2-옥시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-메톡시 프로피온산 메틸, 2-메톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 에틸, 2-에톡시 프로피온산 메틸 등의 2-알콕시 프로피온산 알킬 에스테르류; 2-옥시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-옥시-2-메틸 프로피온산 에스테르류, 2-메톡시-2-메틸 프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸 프로피온산 에틸 등의 2-알콕시-2-메틸 프로피온산 알킬류의 모노옥시 모노카르복실산 알킬 에스테르류; 2-히드록시 프로피온산 에틸, 2-히드록시-2-메틸 프로피온산 에틸, 히드록시 초산 에틸, 2-히드록시-3-메틸 부탄산 메틸 등의 에스테르류; 피루빈산 에틸 등의 케톤산 에스테르류 등이 있으며, 또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸포름아닐라드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르, 디헥실에테르, 아세틸아세톤, 이소포론, 카프론산, 카프릴산, 1-옥탄올, 1-노난올, 벤질알코올, 초산 벤질, 안식향산 에틸, 옥살산 디에틸, 말레인산 디에틸, γ-부티로락톤, 탄산 에틸렌, 탄산 프로필렌, 페닐 셀로솔브 아세테이트 등의 고비점 용매를 들 수 있다.

이들 중 좋게는 상용성 및 반응성을 고려하여, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸에테르 등의 글리콜 에테르류; 에틸 셀로솔브 아세테이트 등의 에틸렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류; 2-히드록시 프로피온산 에틸 등의 에스테르류; 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등의 카르비톨류; 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트 등의 프로필렌 글리콜 알킬에테르 아세테이트류가 사용될 수 있다.

상기 용매는 차광층 조성물 총량에 대하여 잔부량, 예컨대 40 중량% 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매가 상기 범위 내로 포함될 경우 차광층 조성물이 적절한 점도를 가짐에 따라 공정성이 우수해진다.

한편, 상기 차광층 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 실란계 커플링제, 레벨링제, 불소계 계면활성제, 라디칼 중합 개시제, 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 실란계 커플링제는 기판과의 밀착성 등을 개선하기 위해 비닐기, 카르복실기, 메타크릴옥시기, 이소시아네이트기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 가질 수 있다.

상기 실란계 커플링제의 예로는, 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 비닐 트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소 시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 실란계 커플링제는 차광층 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 　

또한 상기 차광층 조성물은 필요에 따라 코팅성 향상 및 결점 생성 방지 효과를 위해 계면활성제, 예컨대 불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있다.

상기 불소계 계면활성제로는, BM Chemie社의 BM-1000^®, BM-1100^®등; 다이 닛폰 잉키 가가꾸 고교(주)社의 메카 팩 F 142D^®, 동 F 172^®, 동 F 173^®, 동 F 183^®등; 스미토모 스리엠(주)社의 프로라드 FC-135^®, 동 FC-170C^®, 동 FC-430^®, 동 FC-431^®등; 아사히 그라스(주)社의 사프론 S-112^®, 동 S-113^®, 동 S-131^®, 동 S-141^®, 동 S-145^®등; 도레이 실리콘(주)社의 SH-28PA^®, 동-190^®, 동-193^®, SZ-6032^®, SF-8428^®등의 명칭으로 시판되고 있는 불소계 계면활성제를 사용할 수 있다.

상기 계면활성제는 차광층 조성물 100 중량부에 대하여　0.001 중량부 내지 5 중량부로 사용될 수 있다.　

또한 상기 차광층 조성물은 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 산화방지제, 안정제 등의 기타 첨가제가 일정량 첨가될 수도 있다.　

상기 투명층 조성물은 스페이서 및 단차를 구현하기 위한 것으로 반드시 높은 광학밀도가 요구되지는 않기 때문에, 유기 흑색 안료를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 투명층 조성물은 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 광중합 개시제, 및 용매를 포함하거나, 또는 필요에 따라 유기 흑색 안료를 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 투명층 조성물은 상기 차광층 조성물에 대해 기재한 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

상기 투명층 조성물을 구성하는 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 광중합 개시제, 유기 흑색 안료, 및 용매를 구성하는 각 성분들은 상기 차광층 조성물에 대해 설명한 것과 동일할 수 있다.

상기 투명층 조성물 내에 포함되는 바인더 수지는 투명층 조성물 총량에 대하여 3 중량% 내지 70 중량%, 예컨대 3 중량% 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 바인더 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우 우수한 해상도를 얻을 수 있다.

상기 투명층 조성물 내에 포함되는 반응성 불포화 화합물은 투명층 조성물 총량에 대하여 2 중량% 내지 40 중량%, 예컨대 3 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 　상기 반응성 불포화 화합물이 상기 범위 내로 포함될 경우,　패턴 형성 공정에서 노광 시 경화가 충분히 일어나 신뢰성이 우수해진다.

상기 투명층 조성물 내에 포함되는 광중합 개시제는 투명층 조성물 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%, 예컨대 0.2 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 　상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함될 경우, 패턴 형성 공정에서 노광 시 경화가 충분히 일어나 우수한 신뢰성을 얻을 수 있다.

상기 투명층 조성물 내에 포함되는 용매는 투명층 조성물 총량에 대하여 잔부량, 예컨대 40 중량% 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용매가 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 투명층 조성물이 적절한 점도를 가짐에 따라 공정성이 우수해진다. 다만 투명층 조성물의 용매는 차광층 조성물의 용매보다 용해도가 떨어지는 것일 수 있다. 예컨대, 차광층 조성물의 용매는 PGMEA, PGME, EDM, 3-MBA, EEP 등일 수 있고, 투명층 조성물의 용매는 PGMEA, 3-MBA, n-butyl acetate, n-pentyl acetate, n-hexyl acetate 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다.　　다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

( 차광층 및 투명층 제조)

제조예 1 내지 제조예 3

하기 언급된 구성성분들을 이용하여 하기 표 1 내지 표 3에 나타낸 조성으로 각 제조예 1 내지 제조예 3에 따른 차광층 조성물 및 투명층 조성물을 제조하였다.

구체적으로, 용매에 광중합 개시제를 녹인 후 30분 이상 상온에서 충분히 교반한 다음, 여기에 바인더 수지와 반응성 불포화 화합물을 순차적으로 첨가하여 약 1시간 동안 상온에서 교반하였다. 이어서, 얻어진 상기 교반액에 기타 첨가제를 넣고 약 10분 동안 교반한 후에, 안료를 투입하고 2시간 이상 상온에서 교반하였다.(투명층 조성물 제조 시에는 안료를 투입하지 않을 수도 있음) 이어서 상기 생성물을 3회 여과하여 불순물을 제거함으로써, 차광층 조성물 및 투명층 조성물을 제조하였다.

제조예 1: 차광층 조성물 제조

(단위: g)

성분		함량
바인더 수지	카도계 바인더 수지 (V259ME, 신일본제철사(신일본제철社)	9.64
반응성 불포화 화합물	디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (일본촉매社)	2.566
광중합 개시제	OXE01 (BASF社)	0.464
용매	PGMEA	63.211
용매	EDM	15.343
흑색 안료	하기 화학식 A로 표시되는 화합물 포함 밀베이스 (Mikuni社, PWC 18%) [화학식 A]	6.397
흑색 안료	카본블랙 포함 밀베이스 (Tokushiki社, PWC 25%)	1.438
첨가제	γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란 (S-510, Chisso社)	0.941

제조예 2: 투명층 조성물 제조

(단위: g)

성분		함량
바인더 수지	카도계 바인더 수지 (V259ME, 신일본제철사(신일본제철社)	4.718
바인더 수지	아크릴계 바인더 수지 (BX-04, 일본촉매社)	19.456
반응성 불포화 화합물	디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (일본촉매社)	8.728
광중합 개시제	OXE01 (BASF社)	0.489
용매	n-butyl acetate	65.039
첨가제	γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란 (S-510, Chisso社)	1.570

제조예 3: 투명층 조성물 제조

(단위: g)

성분		함량
바인더 수지	카도계 바인더 수지 (V259ME, 신일본제철사(신일본제철社)	18.200
반응성 불포화 화합물	디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (일본촉매社)	4.368
광중합 개시제	OXE01 (BASF社)	1.303
용매	n-butyl acetate	75.504
흑색 안료	하기 화학식 A로 표시되는 화합물 포함 밀베이스 (Mikuni社, PWC 18%) [화학식 A]	1.958
흑색 안료	카본블랙 포함 밀베이스 (Tokushiki社, PWC 25%)	0.337
첨가제	γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란 (S-510, Chisso社)	0.330

( 차광층 및 투명층 제조)

제조예 4

(1) 제조예 1의 차광층 조성물을 소정의 전처리를 한 IZO 기판 상에 스핀 또는 슬릿 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 어플리케이터법 등의 방법을 사용하여 1.5 ㎛의 두께로 도포한 후, 열판(hot-plate)을 이용하여 70℃ 내지 100℃에서 1분 내지 10분 동안 열을 가해 건조하여 용매를 제거한다.

(2) 제조예 2의 투명층 조성물을 상기 (1)과 동일한 방법으로 상기 차광층 조성물이 건조된 도막 위에 도포, 건조하여, 2층으로 이루어진 도막을 얻는다.

(3) 차광층 패턴을 구현할 하프톤 부분(광을 15% 내지 70% 투과)과 투명층 패턴을 구현할 풀톤 부분(광을 100% 투과)으로 혼합 구성된 마스크를 상기 2층으로 이루어진 도막 위에 올려 놓은 뒤, 노광기(Ushio社, HB-50110AA)를 이용하여 200 nm 내지 500 nm의 활성선을 조사하여, 전면(前面) 노광한다. 조사에 사용되는 광원으로는 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 금속 할로겐화물 램프, 아르곤 가스 레이저 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 X선, 전자선 등도 이용할 수 있다. 노광량은 조성물 내 성분의 종류, 배합량, 및 건조 시 막 두께에 따라 다르지만, 고압 수은등을 사용하는 경우에는 500 mJ/cm²(365 nm 센서에 의함) 이하이다.

(4) 현상기(SVS社, SSP-200)를 사용하여 0.2 중량%의 수산화칼륨(KOH) 수용액으로 현상하여 불필요한 부분을 용해, 제거함으로써, 노광 부분만을 잔존시켜 패턴을 형성한다.

(5) 상기 현상에 의해 수득된 화상 패턴을 오븐에서 230℃로 30분 동안 가열하여, 차광층 및 상기 차광층 위에 형성된 투명층 시편을 제조한다.

제조예 5

제조예 2의 투명층 조성물 대신 제조예 3의 투명층 조성물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 4와 동일하게 하였다.

비교제조예 1

제조예 2의 투명층 조성물을 사용하지 않고, 제조예 1의 차광층 조성물을 3.0 ㎛의 두께로 도포한 것을 제외하고는, 상기 제조예 4와 동일하게 하였다.

평가 1: 광학밀도 (Optical Depth: OD) 평가

제조예 1에서 제조된 차광층 조성물 및 제조예 2 및 제조예 3에서 제조된 투명층 조성물을 10cm * 10cm의 IZO 기판 위에 스핀 코팅기(Mikasa社, Opticoat MS-A150)를 사용하여 각각 1.5 ㎛ 두께로 코팅한 후, 열판(hot-plate)을 이용하여 80℃에서 150초 동안 소프트-베이킹(soft-baking 또는 pre-baking)하고, 노광기(Ushio社, HB-50110AA)와 포토 마스크를 사용하여 50mJ로 노광하였다. 이어서 현상기(SVS社, SSP-200)를 사용하여 0.2 중량%의 수산화칼륨(KOH) 수용액으로 150s 현상하고, 오븐에서 230℃로 30분 동안 하드-베이킹(Hard-baking 또는 post-baking)을 진행하여, 패터닝된 시편을 얻을 수 있었다. 상기 시편의 광학밀도를 측정하여, 하기 표 4에 나타내었다.

	제조예 1	제조예 2	제조예 3
광학밀도(OD)	2.2	0	0.3

평가 2: 내용제성 평가

제조예 4, 제조예 5 및 비교제조예 1에 따른 시편을 1cm * 1cm 크기로 잘라 NMP 5mL가 든 유리병에 넣고 100℃ 오븐에서 15분 동안 방치하여 색빠짐이 있는지 관찰하여, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

색빠짐 여부 측정결과 표시방법

X: 육안으로 관찰 시, 색빠짐이 전혀 없음

O: 육안으로 관찰 시, 색빠짐이 매우 많음

	제조예 4	제조예 5	비교제조예 1
색빠짐 여부	×	×	○

상기 표 5를 통하여, 제조예 4 및 5는 비교제조예 1과 비교하여, 색빠짐이 없어 내용제성이 우수함을 확인할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　　그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

110: 색필터 111: 게이트 전극
112: 게이트 절연층 113: 반도체
114: 소스 전극 115: 드레인 전극
116: 보호막 120: 차단막
130: 화소 전극 140: 차광층
150: 투명층 152: 주투명층
153: 부투명층 160: 액정층
170: 공통 전극 200: 하부 기판
300: 상부 기판

Claims

하부 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터 위에 위치하고, 서로 이격되어 배열되는 복수의 색필터;
상기 복수의 색필터 위에 위치하는 절연막;
상기 절연막 위에 위치하는 차광층;
상기 차광층 위에 위치하는 볼록부를 포함하는 투명층;
상기 하부 기판과 마주보는 상부 기판; 및
상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고,
상기 차광층은 유기 흑색 안료를 포함하고,
상기 볼록부를 포함하는 투명층은 상기 차광층과 그 모양이 상이하고,
상기 차광층 위에 여러 개의 투명층이 위치하고,
상기 투명층은 상기 차광층 전면(前面)의 일부를 덮고 있는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 유기 흑색 안료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 액정 표시 장치:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R¹¹ 내지 R²⁰은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
삭제
제1항에 있어서,
상기 투명층은 주투명층 및 부투명층을 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에 있어서,
상기 주투명층의 두께는 상기 부투명층의 두께보다 두꺼운 액정 표시 장치.
제4항에 있어서,
상기 주투명층은 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이의 간격을 지지하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 절연막과 상기 차광층 사이에 위치하는 화소전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 기판과 상기 액정층 사이에 공통전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 하부 기판 바로 위에 공통전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 차광층의 광학밀도는 상기 투명층의 광학밀도보다 1.0 이상 큰 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 차광층 및 투명층은,
차광층 조성물을 도포 및 건조 후,
상기 건조된 차광층 조성물 위에 투명층 조성물을 도포 및 건조시키고,
상기 차광층 조성물 및 투명층 조성물을 동시에 노광 및 현상시켜 제조하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 차광층 조성물은 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 광중합 개시제, 유기 흑색 안료, 및 용매를 포함하는 액정 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 차광층 조성물은 바인더 수지 1 중량% 내지 30 중량%; 반응성 불포화 화합물 1 중량% 내지 20 중량%; 광중합 개시제 0.05 중량% 내지 5 중량%; 유기 흑색 안료 1 중량% 내지 30 중량%; 및 용매 잔부량을 포함하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 투명층 조성물은 바인더 수지, 반응성 불포화 화합물, 광중합 개시제, 및 용매를 포함하는 액정 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 투명층 조성물은 흑색 안료를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 투명층 조성물은 바인더 수지 3 중량% 내지 70 중량%; 반응성 불포화 화합물 2 중량% 내지 40 중량%; 광중합 개시제 0.1 중량% 내지 5 중량%; 및 용매 잔부량을 포함하는 액정 표시 장치.