KR100447379B1 - 컬러필터중의결함을교정하기위한방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 필터의 제조시 발생하는, 컬러 층중의 결함을 교정하는 간단한 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 통상적인 교정법에 기인하는 문제점들을 갖지 않는다. 본 발명은 (a) 투명 기판, 투명 기판의 적어도 일부상에 형성된 투명 전극, 및 컬러 패턴이 형성된 컬러 층(이러한 컬러 충은 컬러 층이 불완전하게 형성된 결함부를 갖는다)을 포함하는 컬러 필터의 결함부상에, 전착법에 의해서, 특정한 색을 갖는 전착된 필름을 형성시키고; (b) 전착된 필름을 열 또는 자외선을 사용하여 경화시킴을 포함하는, 컬러 필터중의 결함을 교정하는 방법을 제공한다.

Description

컬러 필터중의 결함을 교정하기 위한 방법
본 발명은 컬러 텔리비젼, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 등과 같은 액정 디스플레이를 갖는 장치에 사용되는 컬러 필터의 제조시 발생하는, 컬러 층중의 결함을 교정하기 위한 방법에 관한 것이다.
컬러 필터는 액정 컬러 디스플레이 장치에 광범위하게 사용되며, 예컨대 프린팅법, 염색법, 안료 분산법(미합중국 특허 제 4,383,017 호에 상응하는 일본국 특허 공개공보 제 82-16407 호 참조), 전착법(미합중국 특허 제 4,522,691 호에 상응하는 일본국 특허 공개공보 제 84-114572 호 참조), 레지스트(resist) 전착법(일본국 특허 공개공보 제 92-247402 호 참조) 등과 같이, 관련분야에 공지된 방법의 의해서 제조된다. 컬러 필터는 일반적으로 컬러 필터를 구성하는 화소중에 결함을 갖지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 제조설비를 둘러싸는 환경중에 존재하는 미세한 분진 또는 컬러 필터의 기판을 불충분하게 세척함으로써 도입되는 핀홀 또는 이물질로 인하여, 화소중에 결함을 갖지 않는 컬러 필터를 제조하는 것은 매우 어렵다.
컬러 필터의 제조시 수율을 증가시키기 위해서, 컬러 필터중의 결함을 교정하거나 화소의 결핍을 교정하기 위한 몇가지 방법이 제시되어 왔다. 예를들면, 착색된 감광성 수지 페인트를 이러한 결함상에 피복시키는 방법이 제시되었다. 그러나, 이러한 방법에서, 피복공정의 기술상 한계로 인하여 교정된 부분의 표면을 평활하게 만드는 것은 매우 어렵다. 착색된 감광성 수지 페인트를 결함을 갖는 컬러필터상에 쏟아붓고 결함을 갖지 않는 부분상에 잔류하는 용액을 제거한 다음 경화시키는 방법이 또한 제시되었다. 그러나, 결함을 갖지 않는 부분상에서 페인트 용액을 완전히 제거하는 것은 매우 어렵고, 이로 인하여 이른바 스커밍(scumming)이 발생한다. 또한, 상기 두가지 방법은, 결함이 컬러 층의 2개 이상의 색부중에 존재할 경우, 감광성 수지 페인트 용액을 피복시키고, 노출시키고 현상시키는 단계를 수차례 반복함으로써 시간-소비적이고 수고를 많이 하여야 한다. 또한, 다른 결함을 발생시킬 수도 있다. 일본국 특허 공개공보 제 92-369604 호에는 스커밍을 방지하기 위해서 컬러 층상에 감광성 수지 페인트 용액을 쏟아붓기 전에 컬러 층중의 정상부분상에 보호층을 형성시키는, 상기 방법의 변형된 방법이 제시되어 있지만, 이러한 변형된 방법에도 다른 문제점들이 여전히 존재한다.
본 발명은 컬러 필터의 제조시 발생하는 컬러 층중의 결함을 교정하는 간단한 방법을 제공한다. 이러한 방법은 통상적인 교정법에 기인하는 문제점들을 갖지 않는다.
따라서, 본 발명은 (a) 투명 기판, 투명 기판의 적어도 일부상에 형성된 투명 전극, 및 컬러 패턴이 형성된 컬러 층(이러한 컬러 층은 컬러 층이 불완전하게 형성된 결함부를 갖는다)을 포함하는 컬러 필터의 결함부상에, 전착법에 의해서, 특정한 색을 갖는 전착된 필름을 형성시키고; (b) 전착된 필름을 열 또는 자외선을 사용하여 경화시킴을 포함하는, 컬러 필터중에 결함을 교정하는 방법을 제공한다.
본 발명의 교정법에 따라서, 교정된 부분은 평활한 표면을 갖고, 결함이 2개 이상의 착색된 화소상에 존재할 경우에도, 1회의 전착공정에 의해서 교정할 수 있다.
본 발명에서, 관련기술분야에 공지된 방법에 의해서 결함을 갖는 컬러 필터가 제조될 수 있고, 본 발명의 방법이 전착법을 사용하므로, 이러한 컬러 필터는 컬러 층 아래에 전도성 층을 가져야 한다. 따라서, 본 발명의 컬러 필터는 투명 기판, 투명 기판의 적어도 일부상에 형성된 투명 전극 및 컬러 패턴이 형성된 컬러 층(이때, 이러한 컬러 층은 컬러 층이 불완전하게 형성된 결함부를 갖는다)을 포함한다. 본 발명에 사용되는 컬러 필터를 제조하기 위한 대표적인 방법은 투명 전극을 투명 기판의 전체 표면상에 형성시키는 방법(유럽 특허원 제 0,523,245 호에 상응하는 일본국 특허 공개공보 제 92-247402 호 참조); 특정한 패턴을 갖는 투명 전극을 투명 기판상에 형성시키는 방법(미합중국 특허 제 4,522,691 호에 상응하는 일본국 특허 공개공보 제 84-114572 호)중에 기술되어 있다. 상기 특허문헌들은 모두 본원에 참고로 인용되어 있다.
상기 방법에 의해서 얻어진 컬러 필터는 제 1 도 내지 제 3 도중에 나타낸 결함들을 가질 수도 있다. 제 1 도의 컬러 필터는 기판 (1), 전체 기판상에 형성된 투명 전극 (2), 및 투명 전극 (2)상에 형성된, 4가지 색, 즉, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 흑색 스트립으로 구성된 컬러 층 (3)을 포함하는데, 이때, 컬러 층 (3)중에 화소가 결핍된 일부를 (4)로 표시한다. 제 2 도의 컬러 필터는 기판 (1), 기판의 일부상에 형성된 투명 전극 (2), 및 투명 전극 (2)상에 형성된 4가지 색, 즉, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 흑색 스트립으로 구성된 컬러 층 (3)을 포함하는데, 이때, 컬러 층 (3)중에 화소가 결핍된 부분을 (4)로 표시한다. 제 3 도의 컬러 필터는 제 1 도의 컬러 필터와 유사하지만, 미세한 분진과 같은 미세한 이물질 (6') 및 컬러 층 (3)의 돌기 (6)이 화소의 결핍부(4)대신에 존재한다. 본 발명에서, 결함은 상기 3가지 예로 제한되지 않고 본 발명은 상기 예가 아닌 임의의 형태의 결함도 처리할 수 있다. 예를들면, 화소가 예정된 높이의 절반 정도로 형성되고 필요한 높이만큼 형성되지 않는 것도 포함된다. 결함이 존재하지만 투명 전극이 전착을 수행하기에 충분히 노출되지 않을 경우, 전극이 노출될때까지 이러한 결함을 갖는 화소를 제거하기 위해서 레이저 비임과 같은 제거수단을 사용하여 처리할 수도 있다. 레이저-처리된 컬러 필터는 제 4 도중에 나타나 있다.
상기된 바와 같이 결함이 컬러 필터중에 존재할 경우, 컬러 필터의 투명 전극 (2)는 전원에 연결되고 전착을 수행하여 결함부애 특정한 색 필름을 충진시킨다. 제 5 도 및 제 6 도는 본 발명의 교정된 컬러 필터의 예를 나타낸다.
전착법은 관련기술분야에 잘 알려져 있고, 전착에 의한 교정법은 설명할 필요가 없지만, 예를들면, 전원과 연결된 컬러 필터를 특정한 색을 갖는 전착욕(수성 매질중에 수성 수지와 착색제를 함유한다)중에 침지시키고 전류를 적용한다. 전착은 1 내지 60 초 동안 1 내지 100 볼트에서 수행한다. 전착시간이 60 초 이상일 경우 전착된 필름에 의해서 절연이 증가되고 전착효율이 개선되지 않는다.
제 7 도는 전착욕을 사용하는 전착법을 나타내는 도면이고, 여기서, (3)은 컬러 층을 나타내고 (4)는 컬러 층 (3)중에 존재하는 결함을 나타낸다. 전착욕을 (7)로 나타내고 투명 전극은 전착을 수행하기 위해서 애노드에 연결된다.
전착법의 하나로서, 이른바 선택적인 핀-포인트 전착법이 관련기술분야, 예를들면, 제 1 전착 필름의 결함상에 단지 전기 피복에 의해서 균일한 전착된 필름을 형성시키는 방법이 개시된 일본국 특허 공고공보 제 76-37204 호중에 알려져 있다. 선택적인 핀-포인트 전착법은 단지 몇개의 화소를 교정하는데 매우 유용하다.
본 발명에 사용되는 전착욕의 색은 바람직하게는 결함을 갖는 컬러 층의 색과 동일하다. 그러나, 이러한 결함이 다수의 색중에 존재할 경우, 본 발명에 사용되는 방법과 장치는 복잡하게 된다. 따라서, 본 발명의 교정법은 빛이 누출되는 것을 효과적으로 방지하는 흑색 전착욕만을 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명에 사용되는 전착액은 양이온성 또는 음이온성일 수 있고 일본국 특허 공개공보 제 88-210901 호 또는 미합중국 특허 제 4,639,088 호에 상응하는 일본국 특허 공개공보 제 85-23830 호중에 상세하게 설명되어 있다. 이러한 전착액은 일반적으로 수성 매질중에 전착가능한 염기성 수지, 경화제 및 안료를 함유한다. 전착가능한 음이온성 염기성 수지는 대표적으로 염기를 사용하여 부분적으로 중화되는 카복실 그룹을 갖는 폴리에스테르 수지를 포함한다. 전착가능한 양이온성 염기성 수지는 대표적으로 산을 사용하여 부분적으로 중화되는 아미노 그룹을 갖는 수지를 포함한다. 다른 염기성 수지를 사용할 수도 있다. 경화제의 전형적인 예는 멜라민 수지, 차단된 이소시아네이트 등이다. 이러한 안료의 전형적인 예는 카본블랙, 이온 산화물 레드 등이다.
상기 성분들은 수성 매질중에 분산되어 전착액을 형성한다.
실시예
본 발명을 하기 실시예를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이이들 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
제 9 도 및 제 10 도는 본 발명의 교정법의 공정을 나타낸다.
제 9A 도에서, 투명 기판 (1)상에 살포하여 ITO(인듐 주석 산화물)의 투명 전극 (2)를 형성시켜 기판 (100)을 형성시킨다. 제 10A 도에서, 제 9A 도에서 얻어진 기판을 양성 포토레지스트(t-부틸 메타크릴레이트, 메타크릴산 및 다른 (메트)아크릴레이트의 중합체 및 설포늄염형 감광성 물질을 포함하고, 상표명 Excereed PR-145로서 니폰 페인트 캄파니 리미티드(Nippon Paint Co. LTD)사로부터 구입가능함)로 스핀너(spinner)를 사용하여 2 mm의 두께로 피복시키고 투명한 패턴을 갖는 포토마스크를 접촉시킨 다음, 100 mJ/cm2의 전력에서 자외선에 노출시킨다. 생성된 기판을 염기성 현상제(아민 화합물 및 물을 포함하고, 상표명 Excereed DP-034로서 니폰 페인트 캄파니 리미티드사로부터 구입가능함)로 현상하여 패턴을 갖는 레지스트 층을 형성시킨 다음, 노출된 ITO 전극을 수성 염화 제 2 철 용액으로 부식시킨다. 잔류하는 포토레지스트 층을 제거하여 패턴을 갖는 투명 전극을 갖는 기판 (200)을 형성시킨다.
제 9A 도의 기판 (100)을 (미합중국 특허원 제 07/930514 호 및 유럽 특허원 제 0 523 245 호에 상응하는) PCT/JP92/00079 중에 설명되어 있는 바와 같이 레지스트 전착시켜 ITO 전극상에 컬러 층 (3)을 형성시키지만, 제 9B 도중에 나타낸 바와 같이 청색(B) 화소중에 핀홀(4)가 존재하고 ITO 전극의 표면이 노출된다. 제10A 도의 기판(200)을 PCT/JP92/00079 중에 설명되어 있는 바와 같이 전착시켜 패턴을 갖는 ITO 전극상에 컬러 층 (3)을 형성시키지만, 제 10B 도중에 나타난 바와 같이, 청색(B) 화소중에 핀홀 (4)가 존재하고 ITO 전극의 표면이 노출된다.
이러한 결함을 갖는 기판모두를 전착욕중에 침지시켜 전착을 수행한다. 전착은 ITO 전극을 음극에 연결하고 전착욕을 양극에 연결하고 5 볼트의 직류전압을 3 초 동안 적용함으로써 수행한다. 전착욕은 하기 성분들을 함유한다.
전착을 완료한 다음, 기판을 물로 세척하고 건조시킨다. 이어서, 175℃의 오븐중에서 30 분 동안 경화시켜 제 9C 도 및 제 10C 도 중에 나타낸 교정된 컬러 필터를 얻는다.
실시예 2
제 11 는 본 발명의 교정법의 또 다른 실시양태를 나타낸다.
제 11A 도의 기판 (300)은 제 9A 도중에 얻어진 것과 동일하다.
기판 (300)을 실시예 1 중에 설명된 레지스트 전착시켜 ITO 전극상의 컬러 층 (3)을 형성시키지만, 미세한 분진 (6')가 녹색(G) 화소 상에 존재하고 돌기 (6)도 또한 또 다른 녹색(G) 화소중에 존재한다. 결함을 갖는 각각의 화소를 2 mJ/펄스의 전력에서 레이저 비임에 노출시켜 결함을 포함하는 컬러 층의 작은 영역(약 50 μm2)을 제거함으로써 결함을 갖는 부분이 제거되어 제거된 컬러 층아래의 ITO 표면이 노출된 컬러 필터를 형성시킨다.
ITO 전극을 음극에 연결하고 전착액을 함유하는 카트릿지 용기를 양극에 연결한다. 진착액은 하기 성분들을 함유한다.
ITO 전극이 노출된 부분에, 카트릿지 용기로부터 전착액을 적하시키고 적하된 전착액중에 양극선을 침지시키고, 5 볼트의 직류전압을 5 초 동안 적용한다. 전착을 완료한 다음, 카트릿지 용기를 제거하고 기판을 세정하고 건조시킨다. 이어서, 기판 (1)의 측면으로부터 500 mJ/cm2에서 고압 수은 등에 노출시킨다. 이어서, 현상제(Excereed DP-034)중에 2 분 동안 침지시켜 전착된 필름의 비경화된 부분을 용리시키고, 100℃에서 30 분 동안 가열하여 경화시킨다. 생성된 기판을 제 11D 도에 나타내었다.
본 발명의 방법에 따라서, 결함을 갖는 컬러 필터의 교정을 전착에 의해서 용이하게 수행한다. 이러한 방법은 교정후 평활한 표면을 제공하고 실질적으로 스커밍을 일으키지 않는다. 전착이 양호한 균일전착성을 갖기 때문에, 본 발명에 의해 교정된 컬러 필터는 컬러 층중에 공극을 갖지 않고 양호한 품질을 갖는다. 본 발명은 컬러 필터를 매우 높은 수율로 제조한다.
제 1 도는 결함을 갖는 컬러 필터의 하나의 예의 횡단면도이다.
제 2 도는 결함을 갖는 컬러 필터의 또 다른 예의 횡단면도이다.
제 3 도는 결함을 갖는 컬러 필터의 또 다른 예의 횡단면도이다.
제 4 도는 결함을 갖는 부분이 레이저법에 의해서 제거되는 컬러 필터의 예의 횡단면도이다.
제 5 도는 본 발명의 방법에 의해서 교정된 컬러 필터의 예의 횡단면도이다.
제 6 도는 본 발명의 방법에 의해서 교정된 컬러 필터의 또 다른 예의 횡단면도이다.
제 7 도는 전착욕을 사용하여 수행되는 본 발명의 방법을 나타내는 도면이다.
제 8 도는 선택적인 핀-포인트(pin-point) 전착법에 의해서 수행되는 본 발명의 방법을 나타내는 도면이다.
제 9 도는 본 발명의 방법의 예를 나타내는 도면이다.
제 10 도는 본 발명의 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
제 11 도는 본 발명의 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

Claims (3)

  1. 투명 기판, 상기 투명 기판의 적어도 일부상에 형성된 투명 전극, 및 컬러 패턴이 형성되어 있고 불완전하게 형성된 결함부를 갖는 컬러 층을 포함하는 컬러 필터중의 결함을 교정하는 방법으로서,
    (1) 결함부를 레이저 비임에 노출시켜 상기 결함부 아래의 투명 전극이 노출될 때까지 결함부상의 컬러 층을 제거하는 단계;
    (2) 전착법에 의해서, 결함부를 갖는 컬러 층과 동일한 색 또는 흑색을 갖는 전착된 필름을 상기 결함부상에 형성시키는 단계; 및
    (3) 상기 전착된 필름을 열 또는 자외선을 사용하여 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    선택적인 핀-포인트(pin-point) 전착법에 의해서 (2) 단계의 전착된 필름을 형성시키는
    방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (2) 단계에서 형성된 전착된 필름이 흑색을 갖는
    방법.
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