KR100280842B1

KR100280842B1 - 티에프티 엘시디용 칼라레지스트 제거액

Info

Publication number: KR100280842B1
Application number: KR1019980062141A
Authority: KR
Inventors: 민병훈; 박종식; 이병호; 이병구
Original assignee: 이병구; 크린크리에티브주식회사
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR19990030437A

Abstract

본 발명은 TFT LCD의 색깔을 나타내는 칼라필터공정 중에서 발생하는 불량의 RGB 패턴(pattern) 즉 칼라레지스트만을 효과적으로 제거하여 BM 또는 유리기판을 재사용하게 할 수 있도록 한 TFT LCD용 칼라 레지스트 제거액에 관한 것이다. 본 제거액은 N-알킬-2-피롤리돈, 알킬렌 글리콜 에테르, 방향족 알코올, 알킬-2-이미다졸리디논, 지방족 다가알코올을 구성성분으로 형성되어 있으며, 부연하여 N-알킬-2-피롤리돈은 N-메칠-2-피롤리돈으로 그 양이 10∼20%이고, 알킬렌 글리콜 에테르는 2-(2-메톡시에톡시)에탄올로 그 양이 15∼35%이고, 방향족 알코올은 벤질알코올로 그 양이 20∼50%이고, 알킬-2-이미다졸리디논은 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논으로 그 양이 10∼30%이고, 지방족 다가알코올은 글리세린으로 그 양이 1∼10%이다. 이에 따라, 경화된 후에 기존의 방법으로 제거가 곤란하였던 칼라레지스트를 제거할 수 있게 됨으로써 전량 폐기되던 불량 칼라필터 기판을 재사용 가능하게 되며, 또한 유리기판이나 블랙 메트릭스(BM)가 재활용됨으로써 환경적인 측면에서도 자원의 낭비를 줄이고, 다량의 칼라레지스트를 제거할 수 있으므로 대량생산에 따른 수율이 향상된다.

Description

티에프티 엘시디용 칼라 레지스트 제거액

본 발명은 테에프티 엘시디(TFT LCD)용 칼라 레지스트 제거액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT LCD의 색깔을 나타내는 칼라필터공정 중에서 발생하는 불량의 적녹청(RGB) 패턴(pattern) 즉 칼라레지스트만을 효과적으로 제거하여 BM 또는 유리기판을 재사용하게 할 수 있도록 한 TFT LCD용 칼라 레지스트 제거액에 관한 것이다.

일반적으로 TFT LCD의 제조 공정은 크게 패널(panel)과 모듈(module)의 제작으로 구분할 수 있다. 패널 제작은 반도체와 동일한 장치산업의 성격을 가지는 일관제조공정(FAB)을 통하여 대량생산하며, 픽셀(pixel) 단위의 신호를 인가하는 스위칭(switching) 소자들을 형성하는 TFT 어레이(array) 공정과 색상을 구현하기 위하여 칼라 RGB 어레이(color RGB array)를 형성하는 칼라필터(color filter) 공정, TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에서 액정셀(cell)을 형성하는 어셈블리(assembly) 공정으로 나눌 수 있다. 모듈 제조 공정은 소비자의 요구사항에 맞는 다양한 모델의 제품을 조립생산하는 성격을 가지며, 완성된 패널에 신호를 인가하는 구동 IC와 조절회로를 부착하는 공정과 백라이트(back light)와 외곽의 금형을 조립하는 공정이 있다.

TFT LCD의 칼라 화면은 백라이트의 백색광 투과율을 조절하는 TFT와 액정셀의 동작과 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 칼라필터를 투과해 나오는 3원색의 가법 혼색을 통하여 이루어 진다. 칼라필터 기판은 색상을 구현하는 칼라필터 패턴(RGB pattern)과 RGB 셀 사이의 구분과 광차단 역할을 하는 블랙 매트릭스(black matrix, BM), 그리고 액정셀에 전압 인가를 위한 공통 전극(ITO)으로 구성되어 있다. 칼라필터를 만드는 공정은 다음과 같이 진행된다. 유리기판을 세정한 후, 블랙 매트릭스 재료로 사용되는 Cr/CrO_x를 스퍼터링(sputtering)에 의하여 유리기판에 증착시킨다. CrO_x는 일반적인 Cr 에칭액(etchant)에 의하여 에칭(etching)되므로 Cr/CrO_x는 동시에 에칭된다.

패턴을 형성한 후 색상을 구현하기 위한 RGB 패턴은 사진(photolithography) 공정 기술을 이용하여 형성하며, 다른 점은 포토레지스트(photoresist,PR)로 칼라 레지스트(color resist)를 사용하는 점이다. 칼라레지스트를 유리기판에 도포하고 노광시켜 광중합반응에 의하여 칼라레지스트를 경화시킨다. 노광이 끝난 칼라레지스트는 현상에 의하여 필요없게 된 부분(노광되지 않은 부분)이 제거된 후, 열에 의한 중합 반응의 지속을 위하여 노광 후 소성(post exposure bake)된다.

칼라레지스트는 안료 분산법이 주로 사용되며, 일반적인 포토레지스트와 같은 감광 조성물인 광중합 개시제, 단량체(monomer), 바인더(binder) 등에 색상을 구현하는 유기 안료가 분산되어 있다. 광중합개시제는 빛을 받아 라디칼(radical)을 발생시키는 고감도의 화합물이며, 단량체는 라디칼에 의하여 중합 반응 개시 후 고분자 형태로 결합되어 현상 용제에 녹지 않는 형태가 된다. 바인더는 상온에서 액체 상태의 단량체를 현상액으로부터 보호하며 안료 분산의 안정화 및 RGB 패턴의 내열성, 내광성, 내약품성 등의 신뢰성을 좌우한다.

현재 칼라필터 공정에서 발생되는 불량 칼라필터 기판의 칼라레지스트는 한번 경화되면, 패턴이 잘못된 부분만을 제거하여 수리하는 것이 거의 불가능하고, 또한 경화된 칼라레지스트를 제거할 수 있는 용제가 없었기 때문에 불량 칼라필터는 수리 등의 재작업을 거치지 않고 바로 폐기처리되고 있다.

US5059500에서 크리스토퍼(Christoper)등은 칼라필터를 제조하는 과정에서 폴리에스터(polyester), 폴리아미드(polyamide), 노볼락 레진(novolak resin)으로 구성된 흡수층(absorber layer)과 폴리실란(polysilane), 폴리실록산(polysilo xane), 유기실리콘(organosilicon) 화합물, 실리카(silica), 실리콘 니트리드(silicon nitride)의 혼합물인 장벽층(barrier layer)을 사용한다. 이것을 200℃ 이상에서 열이나 자외선(UV) 등에 의한 경화반응을 시키면 일반적인 습식에칭(wet etching)은 불가능하며 플라즈마(plasma)를 이용한 RIE(reactive ion etching)를 사용한다. 흡수층은 산소(O₂)를 이용한 플라즈마로 장벽층은 육불화황(SF₆)이나 삼불화질소(NF₃)를 이용한 RIE를 수행하는데 경화된 칼라레지스트의 일부를 제거하는데 있어서 10mtor이하의 진공과 50W의 에너지 조건이어야만 경화된 칼라필터가 제거된다.

이러한 플라즈마를 이용한 경화된 TFT LCD용 칼라필터의 에칭은 고진공, 고전력, 인체에 매우 유해한 가스의 사용 및 장비의 고가등과 같은 단점이 있다.

웨이크(Wake)등은 US5756239에서 경화된 칼라레지스트의 에칭은 칼라레지스트 내의 바인더(binder)에 의하여 O₂-RIE, SF₆-RIE를 연속적으로 사용하여 제거하기에 공정조건을 잡기에 매우 어렵고 소규모의 일부 경화된 칼라레지스트는 제거할 수 있으나 대면적의 유리기판에 적용하기에는 난점이 있다.

US5783338에서 조규철 등은 칼라필터와 블랙 메트릭스를 제조할 때 R의 원료는 아조(azo)형태, G와 B는 팔로시아인(phalocyain)형태를 사용하고, 블랙 메트릭스(BM)로서는 아크릴(acrylic), 우레탄(urethane), 에폭시(epoxy), 합성고무(synthetic rubber), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol, PVA) 또는 이들의 혼합물을 사용하여 자외선(UV)에 노광시키고 가교반응 시킨다. 이때 노광되어 가교반응이 끝난 칼라레지스트는 현상액이나 액정재료에 의해서도 제거되지 않으며 블랙 메트릭스 형성에서의 현상액에도 전혀 영향을 받지 않는다.

US5091103, US5308745, US5102777, US5597678 등에서 저자들의 제안은 N-메칠피롤리돈, 알킬렌 글리콜 에테르, 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논 등이 포함된 레지스트 제거액으로 경화된 반도체 제조용 포토레지스트를 제거하지만, 반도체용 포토레지스트는 고분자만으로 되어 있어 이러한 제거액을 성분이 다른 칼라필터용으로 적용하기에는 곤란하다.

상기와 같은 종래기술의 실시예에서 알 수 있듯이, 종래의 칼라레지스트 제거 방법으로는 대량의 칼라레지스트를 제거하는 것이 곤란하기 때문에 대량생산이 어려워 생산성이 떨어지거나 또는 수율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, TFT LCD용 칼라필터의 R,G,B를 비선택적으로 에칭 제거함으로서 한번의 사용으로 칼라레지스트만을 제거할 수 있도록 한 TFT LCD용 칼라 레지스트 제거액을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, N-알킬-2-피롤리돈, 알킬렌 글리콜 에테르, 방향족 알코올, 알킬-2-이미다졸리디논, 지방족 다가알코올을 구성성분으로 하는 TFT LCD용 칼라레지스트 제거액에 의해 달성된다.

여기서, N-알킬-2-피롤리돈은 N-메칠-2-피롤리돈으로 그 양이 10∼20%이고, 알킬렌 글리콜 에테르는 2-(2-메톡시에톡시)에탄올로 그 양이 15∼35%이고, 방향족 알코올은 벤질알코올로 그 양이 20∼50%이고, 알킬-2-이미다졸리디논은 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논으로 그 양이 10∼30%이고, 지방족 다가알코올은 글리세린으로 그 양이 1∼10%인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 TFT LCD용 칼라 레지스트 제거액을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 TFT LCD용 칼라 레지스트 제거액은 경화된 칼라레지스트를 제거하는데 사용하는 칼라레지스트 제거액으로서 글리세린, 2-(2-메톡시에톡시)-에탄올, N-메칠-2-피롤리디논, 벤질알코올, 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논, 물로 이루어져 있다.

공정에서 제거하고자 하는 칼라레지스트는 주성분이 고분자이며, 여기에 유기안료가 분산되어 있다. 이러한 성분들은 칼라필터 공정에서 노광시키면 경화되기 시작하여 소성과정에서 완전히 경화된다.

이와 같이 경화된 칼라레지스트를 제거하기 위하여서는 우선 제거액이 칼라레지스트층의 내부까지 침투해 들어가 고분자를 용해시켜야 하며, 고분자와 안료입자를 연결시키는 접합제를 녹일 수 있어야 한다. 이러한 목적으로 사용할 수 있는 것은 알킬렌글리콜에테르(alkylene glycol ether)종류로 일반적으로 고분자에 침투능력이 우수하며, 접합제를 용해하는 성질이 있고, 기판으로부터 칼라레지스트를 떨어지게 하는 능력이 있다. 또한 고분자를 녹이는 용제의 보조용제로 사용된다. 본 발명에서도 칼라레지스트를 이루고 있는 고분자에 침투하고 고분자와 안료입자와의 접합제를 용해하고, 칼라레지스트를 유리기판으로부터 분리하기 위하여 알킬렌글리콜에테르를 사용한다. 사용가능한 알킬렌글리콜에테르에는 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르 등이 있으며, 이중에서 디에틸렌글리콜모노메틸에테르를 선택하고 양은 15∼35%가 되도록 한다. 고분자를 용해시키는 성분으로는 N-에틸-2-피롤리돈, N-메틸피롤리돈등의 피롤리돈계의 용제가 주로 사용되고 있는데 N-메틸-2-피롤리돈을 선택하여 10∼20%가 되도록 한다. 고분자를 용해시키는 보조성분으로는 위에서 언급한 알킬렌글리콜에테르외에 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논을 10∼30%, 벤질알코올을 20∼50%가 되도록 사용하여 TFT LCD용 칼라필터의 박리성을 향상시킨다. 글리세린은 고분자에서 분리된 안료입자가 유리기판에 재부착하지 않고 용액중으로 분산되도록 하는 역할과 침투 보조용제로 사용되는데 1∼10%의 양으로 충분하다.

이하, 본 발명의 제거액으로 A사와 B사의 칼라필터기판에서 칼라레지스트를 제거하는 실험적인 실시예로 충분히 알 수 있다.

- 실시예 1 -

글리세린 5%, 2-(2-메톡시에톡시)-에탄올 25%, 1-메칠-2-피롤리디논 15%, 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논 20%, 벤질알코올 35%의 비율로 혼합하여 제거액을 만든다. 50℃로 유지된 제거액에 A사의 TFT LCD에 사용되는 칼라필터 기판을 침지하여 칼라레지스트를 제거시키면 15분간 침지하여 RGB의 칼라레지스트가 모두 제거된다.

- 실시예 2 -

실시예 1과 동일한 조성과 조건으로 B사의 TFT LCD에 사용하는 칼라필터 기판에 대하여 적용하여도 RGB의 칼라레지스트가 제거됨을 볼 수 있다.

그러나, 통상적인 반도체 제조에서 사용되는 포토레지스트 제거액을 사용하여 실시예 1과 동일한 조건에서 제거 실험을 하였으나 A사와 B사 모두 RGB의 칼라레지스트 제거는 곤란하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 TFT LCD용 칼라레지스트 제거액은 TFT LCD에 사용되는 칼라필터의 칼라레지스트를 쉽게 제거할 수 있다.

본 발명은 경화된 후에 기존의 방법으로 제거가 곤란하였던 칼라레지스트를 제거할 수 있게 됨으로써 전량 폐기되던 불량 칼라필터 기판을 재사용 가능하게 되며, 또한 유리기판이나 블랙 메트릭스(BM)가 재활용됨으로써 환경적인 측면에서도 자원의 낭비를 줄이고, 다량의 칼라레지스트를 제거할 수 있으므로 대량생산에 따른 수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims

N-알킬-2-피롤리돈, 알킬렌 글리콜 에테르, 방향족 알코올, 알킬-2-이미다졸리디논, 지방족 다가알코올을 구성성분으로 하는 것을 특징으로 하는 티에프티 엘시디용 칼라레지스트 제거액.
제1항에 있어서;

N-알킬-2-피롤리돈은 N-메칠-2-피롤리돈으로 그 양이 10∼20%이고, 알킬렌 글리콜 에테르는 2-(2-메톡시에톡시)에탄올로 그 양이 15∼35%이고, 방향족 알코올은 벤질알코올로 그 양이 20∼50%이고, 알킬-2-이미다졸리디논은 1,3-이메칠-2-이미다졸리디논으로 그 양이 10∼30%이고, 지방족 다가알코올은 글리세린으로 그 양이 1∼10%인 것을 특징으로 하는 경화된 티에프티 엘시디용 칼라레지스트 제거액.