KR100325119B1 - 칼라필터기판의제조방법 - Google Patents

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Abstract

기판과 상기한 기판 상부에 형성되어 색상을 표시하는 착색층과 상기한 착색층 사이에서 제어되지 않는 빛을 제거하는 블랙 매트릭스와 상기한 착색층과 블랙 매트릭스 상부에 형성되어 착색층의 보호와 표면 평활성을 유지시키는 오버코트층과 상기한 오버코트층 상부에 형성되어 막의 밀착성을 향상시키는 버퍼층과 상기한 버퍼층 상부에 형성되어 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명 전도막층을 포함하는 칼라 필터 기판에 있어서, 상기한 버퍼층은 ZnOx, CrxOy, ATO로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판은 제조 공정이 간단하고 생산 비용이 저렴한 칼라 필터 기판이다.

Description

칼라 필터 기판의 제조방법
[산업상 이용분야]
본 발명은 칼라 필터 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ZnOx, CrxOy,ATO (Antimony-doped tin oxide)를 재료로 한 버퍼층을 갖는 칼라 필터 기판 및 그 제조방법에 관한 기술이다.
[종래 기술]
사무자동화 기기, 휴대용 소형 텔레비젼, 비디오 카메라의 뷰파인더등에 사용되는 전자 디스플레이 장치로서 종래에는 브라운관이 주로 사용되어 왔으나 최근에는 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 형광표시관 (VFD) 등을 사용하는 기술에 대한 연구 개발이 활발히 진행되어 실용화되고 있다.
이 중 액정 디스플레이는 극도로 경량화된 박형이며, 저가 저소비 전력구동으로 집적회로와 정합성이 우수하다는 특징으로 인하여 랩톱 컴퓨터나 포켓 컴퓨터의 표시관 및 차량 적재용, 칼라 TV 화상용으로 그 사용범위가 확대되고 있다. 이와 같은 LCD는 3내지 5 인치 크기는 이미 실용화되어 있고 현재 10 내지 14 인치의 대형화에 대한 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 LCD는 개별 스위칭 소자인 박막 트랜지스터 (Thin Flim Transistor: TFT)가, STN(Super twisted nematic)등의 형성된 하부기판과, 액정층과, 적 (R), 녹 (G), 청 (B)의 3가지 착색층이 반복 배열되어 있는 상부기판,즉 칼라 필터 기판으로 이루어져 있다.
종래의 LCD에서 사용되어온 칼라 필터 기판의 일반적인 구조를 나타내면 제 1A 도 및 제 1B 도와 같다. 제 1A 도는 크롬 재료의 블랙 매트릭스를 갖는 칼라 필터 기판이고 제 1B 도는 수지 재료의 블랙 매트릭스를 갖는 칼라 필터 기판이다. 제 1A 도 및 제 1B 도에서 보는 바와 같이 일반적인 칼라 필터 기판은 플라스틱 또는 유리로 된 기판 (1) 상부에 블랙 매트릭스 (3)과 R (5), G (7), B (9) 삼색의착색층이 반복되며, 그 위에 칼라 필터의 보호와 표면 평활성을 유지하기 위한 폴리아크릴아미드, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리비닐아크릴레이트 등과 같은 재료로 두께 1 내지 3 um으로 형성된 오버코트 (overcoat)층 (11)과 이 오버코트층 상부에 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 ITO (Indium Tin Oxide), SnO2(Ti3Oxide)등과 같은 투명 전도막층 (13)이 형성되어 있다. 상기 구성중 블랙 매트릭스는 기판의 투명 화소 전극 이외로 투과되는 제어되지 않는 광을 차단하는 역할을 하며, R, G, B의 착색층은 백색광중 특정 파장의 빛을 투과시켜 색을 표현할 수 있도록 하며, 투명전도막층 (13)은 액정에 전계를 인가하기 위한 공통 전극의 역할을 한다.
그러나 이와 같은 제1A도 및 제1B도의 칼라 필터 기판은 유기 재료를 이용한 오버코트층 상부에 투명전도막층을 형성하였기 때문에 에천트(etchant)에 의해 보호막층이 에칭되거나 오버코트층과 투명전도막층이 밀착성이 나빠 투명전도막층 밑으로 에천트가 스며들어 원하는 패턴닝이 잘 이루어지지 않는 다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 제 1C 도에서와 같이 오버코트층과 투명전도막층에 버퍼층을 형성한 칼라 필터 기판이 개발되었으며, 이와 같은 버퍼층은 PVD(Physical Vapor Depositcon)방법에 의한 SiO2막과 CVD(Chemical Vapor Deposion)방법에 의한 SiO4막을 버퍼층의 주재료로 사용하였다. 이중 버퍼층에 사용되는 SiO2는 투명하고, ITO 에칭 공정에 사용되는 화학물질에 의해 영향을 받지 않아 버퍼재료로서 우수한 물성을 갖추고 있다. 이와 같은 SiO2버퍼층을 갖는칼라 필터 기판을 제조하기 위한 방법으로는 염색법, 안료분산법, 인쇄법이 있으나 이 중 안료 분산법에 따라 제조하고 블랙 매트릭스 재료로 수지를 갖는 칼라 필터 기판을 중심으로 제 2도에 따라 칼라 필터 기판의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 CP (cutting, polishing) 처리를 한 LCD용 유리 기판 (1)을 준비한뒤 (제 2A 도), 상기 유리 기판 (1) 상에 최적화된 분광특성을 갖는 네가티브 포토레지스터, 예를 들면 제 1 색 안료를 분산시킨 착색 아크릴 감광성 수지를 도포하고 핫 플레이트에서 90 초동안 소프트 베이크하여 착색막 (15)을 형성한 후 (제 2B 도) 노광시 발생하는 레지스터의 산화방지를 위한 수용성 수지의 산소차단막 (17)을 착색막 (15) 위에 도포하고 건조한 후 (제 2C 도) 포토마스크 (19)을 사용하여 자외선으로 노광을 실시한다.(제 2D 도). 노광후 산소차단막 (17)을 증류수와 같은 세정액으로 3 내지 5 분동안 세정박리한 다음 (제 2E 도) 현상액으로 2 내지 3 분동안 현상하고 그 후 다시 세정액으로 1 내지 2 분 동안 세정하여 제 1 색 착색층 (5)을 형성한다 (제 2F 도). 상기한 제 1 색 착색층의 형성방법과 동일하게 반복 실시하여 제 1 색 착색층과 분리되게 기판상에 제 2 색 착색층 (7) 및 제 3 색층 (9)을 형성한다 (제 2G 도).
이와 같이 하여 R, G, B 삼색의 착색층의 형성이 완료되면 R, G, B 착색층 상부 및 이들 사이에 감광성을 갖는 블랙 카본, 블랙 레지스트, 블랙 잉크 등과 같은 블랙 매트릭스용 수지를 도포하여 블랙 매트릭스용 수지층 (21)을 형성하고 (제 2H 도) R, G, B 삼색층의 상방향 평면에 대하여 역상의 슬롯을 갖는 포토마스크(23)를 이용하여 자외선을 노광한 후 (제 2I 도) 알칼리계, 유기계, 현상액 등과 같은 현상액으로 현상한 후(제 2J 도) 노광된 부분중 착색층 위로 돌출된 부분을 깍아내어 제어되지 않는 빛의 차단을 위한 블랙 매트릭스를 형성하고 (제 2K 도), 이와 같이 형성된 블랙 매트릭스와 착색층의 상부에 R, G, B 착색층의 평탄화 및 이의 보호를 위하여 실리카계, 에폭시계, 아크릴계, 폴리이미드계 등의 수지를 두께 1 내지 3 um로 도포한 후 150내지 220℃ 핫 플레이트에서 3 내지 10분간 가열하여 오버코트층 (11)을 형성한다 (제 2L 도). 그리고 상기 오버코트층의 전표면상에 SiO2버퍼층을 0.01-0.05㎛ 두께로 도포하여 버퍼층 (25)를 형성한 후 (제 2M 도), 상기 버퍼층 (25) 상부에 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명전도막층 (13)을 500내지 1800 Å 두께로 형성하여 상부 칼라 필터 기판을 제조한다 (제 2N도).
한편 상기한 칼라 필터 기판 제조중 블랙 매트릭스 형성에 있어서 비감광성인 수지를 블랙 매트릭스 재료료 사용할 경우에는 R, G, B 착색 안료층 형성전에 글 상에 포토 레지스트를 도포하며, 포토마스크를 사용하여 노광한 후 블랙 매트릭스가 형성된 부분을 현상하여 블랙 매트릭스 영역이외에 수용성 포토레지스트가 남아 있게 한다. 다음 블랙 매트릭스용 비감광성 수지를 수용성 레지스트상에 도포하여 현상액 또는 수계 수용액에 담그면 수용성 레지스트가 수계 수용액에 의해 제거(RELIEF)됨에 의해 원하는 부분에 블랙 매트릭스가 형성된다. 그 후에 핫 플레이트에서 열처리하여 블랙 매트릭스를 형성하는 방법을 최근 개발되고 있다.
그러나 이와 같은 SiO2를 주재료로 하는 버퍼층은 RF 스퍼터링 방식을 사용하여야 하나 타겟 재료가 절연 재료인 까닭에 플라즈마에 의한 아크현상이 발생하고 불량 입자가 많이 발생한다는 문제점이 있으며, SiO2를 이용할 경우 재료 가격이 고가 이기 때문에 생산원가가 높고 아울러 생산성이 낮다는 문제점이 있다.
[본 발명이 해결하려 하는 과제]
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 첫째 스퍼터링시 플라즈마에 의한 아크 발생이 적고 입자 발생이 없어 품질이 우수한 칼라 필터 기판을 제공하고, 둘째 재료비가 저렴하고 생산성이 높아 생산비용이 저렴한 칼라 필터 기판을 제공한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판과 상기한 기판 상부에 형성되어 색상을 표시하는 착색층과 상기한 착색층 사이에서 제어되지 않는 빛을 제거하는 블랙 매트릭스와 상기한 착색층과 블랙 매트릭스 상부에 형성되어 착색층의 보호와 표면 평활성을 유지시키는 오버코트층과 상기한 오버코트층 상부에 형성되어 막의 밀착성을 향상시키는 버퍼층과 상기한 버퍼층 상부에 형성되어 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명 전도막층을 포함하는 칼라 필터 기판에 있어서, 상기한 버퍼층은 ZnOx, CrxOy, ATO로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 재료로 하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 기판 상부에 색상을 표시하는 착색층을 형성하는 공정과 착색층 사이에서 제어되지 않는 빛을 제거하는 블랙 매트릭스를 형성하는 공정을 무순으로 실시하고, 상기한 착색층과 블랙 매트릭스 상부에 착색층의 보호와 표면 평활성을 유지시키는 오버코트층을 형성하고,
상기한 오버코트층 상부에 투명전도막의 밀착성을 향상시키는 버퍼층을 형성하고, 상기한 버퍼층 상부에 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명 전도막층을 형성하는 공정을 포함하는 칼라 필터 기판의 제조방법에 있어서, 상기한 버퍼층은 ZnOx, CrxOy, ATO로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 재료로 하는 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조방법을 제공한다.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 블랙 매트릭스은 Cr 또는 수지를 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 상기한 착색층은 R, G, B의 삼색층인 것이 바람직하며, 상기한 가판은 유리 또는 플래스틱 기판인 것이 바람직하고, 상기한 오버코트층은 폴리아크릴아미드, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리비닐아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 상기한 투명전도막층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 SnO2로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
그리고 상기한 본 발명에 있어서, 블랙 매트릭스용 수지의 조성물은 블랙 카본, 블랙 레지스트, 블랙 잉크로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
[바람직한 실시예]
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 구성 및 효과를 보여주기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
l0인치 크기의 CP (cutting polishing) 처리를 한 LCD용 유리 기판상에 적색 안료인 Redyellow를 25중량 % 포함하는 네가티브 포토레지스터인 (FUJI-HUNT사 적색 안료인 CR-2000)를 1.7um 두께로 도포하고 핫 플레이트에서 90 초동안 소프트 베이크하여 적색 착색막을 형성한 후 산소차단막용 수지인 CP를 도포하여 산소차단막을 형성하고 건조한 후 포토마스크를 사용하여 파장 365um의 자외선으로 노광을 약 1분동안 실시하였다. 노광후 산소차단막을 세정액인 순수으로 3 내지 5 분동안 세정박리한 다음 현상액인 CD으로 2내지 3 분동안 현상하고 그 후 다시 세정액으로 1 내지 2 분 동안 세정하여 적색의 제 1 색 착색층을 형성하였다. 상기한 제 1 색 착색층의 형성방법과 동일하게 반복 실시하여 제 1 색 착색층과 분리되게 동일한 유리 기판상에 녹색의 제 2 색 착색층 및 청색의 제 3 색층을 계속적으로 형성하였다. 이와 같이 제조된 R, G, B 삼색의 착색층 상부 및 이들 사이에 감광성을 갖는 블랙 매트릭스용 수지인 블랙 레지스트를 약 2㎛ 두께로 도포하고, 자외선을 노광한 후 현상액인 알칼리 수용액으로 2 내지 3 분동안 현상 세정하여 블랙 매트릭스를 형성하였다. 이와 같이 형성된 블랙 매트릭스층과 착색층의 상부에 오버코트층용 수지인 (일본 합성고무의 SS-5823 또는 SS-6600 보호막재)를 두께 2 um로 도포한 후 200℃ 핫 플레이트에서 7 분간 가열하여 오버코트층을 형성하였다. 그리고 상기 오버코트층의 전표면상에 Cr옥사이드 타겟에 O2가스를 주입하여 PVD방법에 의해 스퍼터링하여 CrxOy를 재료로 한 버퍼층을 0.01-0.05㎛ 두께로 도포하여 버퍼층을 형성한 후 상기 버퍼층 상부에 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 ITO 투명 전도막층을 1000 Å 두께로 형성하여 상부 칼라 필터 기판을 제조하였다.
실시예 2
상기한 실시예 1)에서 상기한 버퍼층의 재료를 ZnO2한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1)과 실질적으로 동일하게 실시하여 칼라 필터 기판을 제조하였다.
실시예 3
상기한 실시예 1)에서 상기한 버퍼층 재료를 ATO로 한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1)과 실질적으로 동일하게 실시하여 칼라 필터 기판을 제조하였다.
실시예 4
상기한 실시예 1)에서 블랙 매트릭스를 Cr재료로 한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1)과 실질적으로 동일하게 실시하여 칼라 필터 기판을 제조하였다.
비교예 1
상기한 실시예 1)에서 상기한 버퍼층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 상기한 실시예 1)과 실질적으로 동일하게 실시하여 칼라 필터 기판을 제조하였다.
비교예 2
상기한 실시예 1)에서 상기한 버퍼층 재료를 SiO2로 한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1)과 실질적으로 동일하게 실시하여 칼라 필터 기판을 제조하였다.
[효과]
상기한 실시예 및 비교예에서 제조한 칼라 필터 기판을 이용하여 액정 디스플레이를 제조한 후 이들의 광학 농도, 막두께, 내에칭성, 생산원가를 조사하여 하기한 (표1)에 기재하였다.
(표 1)
상기한 (표 1)에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 따라 제조된 액정 디스플레이는 종래의 방법에 따라 버퍼층을 형성하지 않은 칼라 필터 기판에 비하여 물리적, 광학적 특성이 우수하고, 또 SiO2를 재료로한 버퍼층을 갖는 비교예2)의 칼라 필터 기판에 비하여 우수한 물리적 및 광학적 특성을 갖으면서 제조 공정이 간편하고 생산비용이 저렴하다.
제1A도는 크롬 재료의 블랙 매트릭스를 갖는 칼라 필터 기판의 단면도이다.
제1B도는 수지 재료의 블랙 매트릭스를 갖는 칼라 필터 기판의 단면도이다.
제1C도는 수지 재료의 블랙 매트릭스를 갖는 칼라 필터 기판으로써 버퍼층을 갖는 칼라 필터 기판의 단면도이다.
제2도는 칼라 필터 기판의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 공정도이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
1: 기판 3: 블랙 매트릭스 5: R
7: G 9: B 11: 오버코트층
13: 투명 전도막층 15: 착색막 17: 산소 차단막
19: 포토 마스크 21: 블랙 매트릭스용 조성물층 23: 포토 마스크
25: 버퍼층

Claims (7)

  1. 기판과;
    상기한 기판 상부에 형성되어 색상을 표시하는 착색층과;
    상기한 착색층 사이에서 제어되지 않는 빛을 제거하는 블랙 매트릭스와;
    상기한 착색층과 블랙 매트릭스 상부에 형성되어 착색층의 보호와 표면 평활성을 유지시키는 오버코트층과;
    상기한 오보코트층 상부에 형성된 막의 밀착성을 향상시키기 위한 버퍼층과,
    상기한 버퍼층 상부에 형성되어 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명전도막층을,
    포함하는 칼라 필터 기판에 있어서,
    상기한 버퍼층은 ZnOx, CrxOy, ATO로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
  2. 제l항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스은 Cr 또는 수지를 주성분으로 하는 칼라 필터 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 착색층은 R, G, B의 삼색층인 칼라 필터 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 가판은 유리 또는 플라스틱 기판인 칼라 필터 기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 오보코트층은 폴리아크릴아미드, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리비닐아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것인 칼라 필터 기판.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 투명전도막층은 ITO 또는 SnO2로 이루어진 군에서 선택되는 칼라 필터 기판.
  7. 기판 상부에 색상을 표시하는 착색층을 형성하고;
    착색층 사이에서 제어되지 않는 빛을 제거하는 블랙 매트릭스를 형성하는;
    공정을 무순으로 실시하고;
    상기한 착색층과 블랙 매트릭스 상부에 착색층의 보호와 표면 평활성을 유지시키는 오버코트층을 형성하고;
    상기한 오버코트층 상부에 막의 밀착성을 향상시키는 버퍼층을 형성하고;
    상기한 버퍼층 상부에 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명전도막층을 형성하는;
    공정을 포함하는 칼라 필터 기판의 제조방법에 있어서,
    상기한 버퍼층은 ZnOx, CrxOy, ATO로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판의 제조방법.
KR1019940033292A 1994-12-08 1994-12-08 칼라필터기판의제조방법 KR100325119B1 (ko)

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