KR19990080236A - 적색 필터막 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼라브라운관(color picture tube)의 적색 필터막 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명은 네거티브형 포토레지스트를 블랙매트릭스 패턴이 형성되어 있는 패널에 도포한 다음, 노광하는 단계, 및 상기 노광된 포토레지스트층 상에 적색 안료 조성물을 도포 및 건조한 다음, 현상하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 녹색 및 적색 발광 형광체 패턴을 형성하기 위한 현상단계를 생략할 수 있으므로, 간단하게 적색 필터막을 형성할 수 있다. 본 발명은 경화부가 칼라필터막과의 부착력이 매우 약한 특징이 있는 네거티브형 포토레지스트를 이용하기 때문이다.

Description

적색 필터막 형성 방법
본 발명은 적색 필터막 형성 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 식각 용액 사용으로 인한 환경 오염 유발 문제를 크게 줄이면서도 간단한 공정을 통하여 적색 필터막을 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 칼라 음극선관 스크린에는 녹색, 청색 및 적색 발광 형광체 패턴이 도트 또는 스트라이프의 형태로 규칙적으로 배열되어 있다. 각 형광체 패턴 사이에는 스크린의 콘트라스트, 색순도 등을 향상시키기 위하여 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 전자총으로부터 이러한 스크린 상에 전자가 조사되면, 형광체가 발광하여 요구되는 화상이 실현된다.
음극선관의 스크린에 있어서 요구되는 성질은 여러 가지가 있으며, 콘트라스트와 휘도는 그중 중요한 특성이다. 콘트라스트와 휘도는 그 중요성에도 불구하고, 각각의 특성을 높이려 할 경우 다른 특성에 좋지 않은 영향을 미치는 문제점이 있다. 예를 들면, 형광체를 형성하는 글래스 패널은 투과도에 따라 다크틴트(dark-tint), 세미틴트(semi-tint), 클리어틴트(clear-tint)로 대별되며, 각각은 투과도가 40∼50%, 50∼60% 및 80∼90%이다. 이와 같이 투과도가 서로 다른 패널을 이용할 경우, 이로 인하여 콘트라스트와 휘도에 미치는 영향은 서로 반비례한다. 즉, 다크틴트 글래스 패널에 형광막을 형성하면 외부의 빛은 다크 글래스에 흡수되어 콘트라스트는 향상되지만, 형광체에 의해 여기된 빛도 글래스에 흡수되어 휘도는 떨어지게 된다. 반대로 클리어틴트 패널에 형광막을 형성할 경우 형광체에 의해 여기된 빛의 대부분은 글래스를 투과하여 휘도가 높지만, 외부의 빛도 패널에 의해 흡수되지 못하여 콘트라스트가 떨어지게 된다.
이에 따라, 콘트라스트와 휘도를 동시에 향상시키는 방법에 대한 연구가 진행되었으며, 그 결과 형광체 패턴에 대응하는 위치에 필터막을 형성하는 방법이 제안되었다. 필터막은 외부의 빛을 흡수하여 콘트라스트를 향상시키면서도, 형광체에 의해 여기되는 빛에 대해서는 불필요한 파장만을 선택적으로 흡수하므로 휘도 감소 효과는 적기 때문이다. 따라서, 필터막을 형성하면, 필터막이 형성되지 않은 경우와 동일한 콘트라스트일 경우 휘도가 20∼30% 향상되는 것으로 알려져 있다.
일반적으로, 필터막은 리소그래피 공정을 이용하여 형성된다. 리소그래피 공정은 이용되는 포토레지스트가 포지티브형인가 또는 네거티브형인가에 따라 형성되는 패턴의 형태가 정반대이다. 포지티브형의 경우에는 현상액에 의하여 노광부위가 제거되는 반면, 네거티브형의 경우에는 현상액에 의하여 노광부위가 경화되고 비노광부가 제거된다. 따라서, 형광막과 필터막도 네거티브형 포토레지스트를 이용하여 형성하고 있다. 예를 들면, 녹색 안료와 포토레지스트의 혼합 슬러리를 패널의 내면에 도포하고, 섀도우마스크를 장착한 다음, 노광 및 현상 공정을 거치면 노광 부위에 녹색 필터막이 형성된다.
그러나, 적색 필터막은 녹색이나 청색 필터막을 형성하는 바와 같은 방법을 채용하기 어렵다는 문제점이 있다. 적색 안료로 사용되는 산화철(F2O3)은 자외선을 흡수하는 성질이 있어서, 자외선이 조사되면 부옇게 된 필터막이 얻어지기 때문이다. 이로 인해, 녹색 및 청색 필터막과 달리 적색 필터막은 다른 방법을 이용해야 한다.
종래에 적색 필터막을 형성하는 방법에서는 적색 안료를 포함하지 않는 네거티브형 포토레지스트를 이용한다. 이러한 방법으로 필터막을 형성하는 경우, 일반적인 방법에 비해 매우 복잡해진다.
도 1은 종래의 방법에 따라 적색 필터막을 형성하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 패널 (1)에 블랙매트릭스 패턴 (2)을 형성한 다음(도 1a), 블랙매트릭스 패턴 (2)이 형성된 패널의 전면에 안료를 포함하지 않은 네거티브형 포토레지스트 조성물을 도포 및 건조하여 포토레지스트층 (3)을 형성한다(도 1b). 이어, 마스크 (4)를 통하여 녹색 및 청색 발광 형광체 패턴을 형성할 부위에 자외선 (5)을 조사하여 노광한 다음(도 1c), 현상 공정을 거치면, 노광부에 포토레지스트 패턴 (6G, 6B)이 형성된다(도 1d). 포토레지스트 패턴 (6G, 6B)이 형성된 면에 안료 조성물을 도포한 다음, 건조하여 필터막 (7)을 형성한다(도 1e). 마지막으로, 과산화수소를 이용하여, 포토레지스트 패턴 (6G, 6B) 및 포토레지스트 패턴 위에 형성되어 있는 필터막(7)을 식각해낸다. 네거티브형 포토레지스트는 폴리비닐알콜과 비스아지드계 화합물로 이루어져 있으며, 과산화수소와 반응하여 부풀어 오른다. 이로 인해, 수지 패턴이 제거됨과 동시에 수지 패턴 위에 형성되어 있는 필터막도 함께 제거되며, 결과적으로 블랙매트릭스 패턴(2) 및 적색 발광 형광체 패턴이 형성될 영역에 적색필터막(7R)이 형성된다(도 1f).
이와 같이, 종래의 방법에 따라 적색필터막을 형성하면 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 적색 필터막 형성 방법은 블랙매트릭스 패턴 형성 방법처럼 다소 복잡한 공정이 요구된다.
둘째, 과산화수소와 같은 식각 용액을 사용함으로 인해 환경 오염을 유발한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식각 공정이 불필요할 뿐만 아니라 적색 필터막의 형성 단계도 간략하게 줄일 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 방법에 따라 적색필터막을 형성하는 방법을 설명하기 위하여 공정순서에 따라 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 적색필터막을 형성하는 방법을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉
1,11 : 패널 2,12 :블랙매트릭스 패턴
3,13 : 포토레지스트층 4,14 :마스크
6G,6B : 포토레지스트 패턴 7R,17R :적색 필터막
상기 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(이하, 필요에 따라 "PVA-SbQ"라고 칭함)을 함유하는 네거티브형 포토레지스트를 블랙매트릭스 패턴이 형성되어 있는 패널에 도포하여 포토레지스트층을 형성한 다음 소정영역을 노광하는 단계; 및 상기 노광된 포토레지스트층 상에 적색 안료 조성물을 도포 및 건조한 다음, 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 필터막 형성 방법을 제공한다.
다만, 상기 화학식 1에서, l:m:n은 1.0-4.5:70.0-98.0:1.0-20.0이다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중합도는 300 ~ 4000인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 네거티브형 포토레지스트 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대하여 0.5 ~ 1.0중량%의 계면활성제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 코폴리머, 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 포토레지스트는 상기 화학식 1로 표시되는 고분자를 주성분으로 한다. 네거티브형 포토레지스트는 베이스 수지와 가교 반응을 일으키는 감광제를 포함하는 것이 일반적인데, 본 발명에서 이용되는 고분자는 이러한 두가지 기능을 모두 갖고 있다. 또한, 화학식 1로 표시되는 고분자는 물과 같은 극성 용매에 잘 용해되는 성질이 있다. 특히, 고분자의 용해도를 높이고 패널과의 웨팅성(wetting property)을 향상시키기 위해서 극성용매에 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 이를 위한 계면활성제의 바람직한 예로는 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 코폴리머(예를 들면, BASF AG의 PES(상품명)), 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트(예를 들면, ICI America Inc.의 SLS(상품명))이 있으며, 그 함량은 상기 화학식 1로 표시되는 고분자에 대하여 0.5 ~ 1.0중량%가 바람직하다. 한편, 포토레지스트의 막 두께도 레드 필터의 필터막 두께에 영향을 미치는데, 상기 포토레지스트의 막두께는 포토레지스트의 점도로써 조절한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에서 설명한 방법을 이용하여, 블랙매트릭스 패턴(12)이 형성된 패널 (11)을 준비한다(도 2a). 이어서, 블랙매트릭스 패턴(12)이 형성된 패널(11)의 전면에, 상기 화학식 1로 표시된 네거티브형 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(13)을 형성한다(도 2b). 계속하여, 마스크(14)를 통하여 녹색 및 청색 발광 형광체 패턴을 형성할 부위에 자외선(15)을 조사하여 노광한다(도 2c). 일반적인 네거티브형 포토레지스트에 비해, 본 발명에서 사용되는 포토레지스트는 감광성이 매우 우수하여, 자외선이 조사된 부위에서의 경화 반응이 충분하게 이루어진다. 노광 공정을 거치면, 종래의 방법과 달리 현상 공정을 거치지 않고, 곧바로 포토레지스트층(13) 상에 일반적인 적색 안료 조성물을 도포 및 건조하여 포토레지스트층의 전면을 덮는 적색 필터막(17)을 형성한다(도 2d). 마지막으로, 현상 공정을 거치면, 녹색 및 청색 발광 형광체 패턴이 형성될 부위의 필터막이 제거되어, 블랙매트릭스 패턴(12) 및 적색 발광 형광체 패턴이 형성될 부위만을 덮는 적색 필터막(17R)이 형성된다(도 2e).
이와 같은 효과는 종래에 사용되는 포토레지스트, 예를 들면 PVA-SDC(폴리비닐알콜-소디윰디크로메이트)와 같은 것을 이용하는 경우에는 얻어질 수 없다. 즉, 종래의 레지스트를 이용하여 상술한 바와 같은 공정을 거칠 경우에는, 적색필터막(17)과 노광된 포토레지스트층(13) 사이의 결합력이 강하여 적색필터막(17)이 현상되기 어렵다. 반면, 본 발명에서 사용되는 상기 화학식 1로 표시된 네거티브형 포토레지스트를 도포하여 형성된 포토레지스트층(13)은 노광 부위가 단단하게 가교 결합되어, 그 상부에 도포하여 형성되는 적색필터막(17)과의 결합력이 약하다. 따라서, 노광부에서는 적색필터막(17)과 포토레지스트층(13) 사이의 결합력이 약하여 현상 공정에 의해 적색필터막(17)이 제거되는 반면, 미노광부에서는 적색필터막(17)과 포토레지스트층(13) 사이에 부착이 강하게 이루어져 적색필터막(17)이 제거되지 않는다.
실시예 1
PVA-SbQ (일본Toyo Gosei Kogyo C0., Ltd.의 S-13 타잎) 20g, 물 79g, 및 PES 1g을 혼합하여 얻은 포토레지스트 조성물을, 블랙매트릭스 패턴이 형성된 패널의 전면에 도포하여 포토레지스트층을 형성하였다. 계속하여, 마스크를 통하여 녹색 및 청색 발광 형광체 패턴을 형성할 부위에 자외선을 조사하여 노광하였다. 이어서, 결과물에 물 100g, 계면활성제(Rohm & Haas사, 상품명: OROTAN) 0.195g, 에틸렌 글리콜 10g, 적색안료 Fe2O36g, PES 1.0g, 루독스(E.I. DUPONT de Nemours and Company, 상품명; Ludox AM) 바인더 0.75g을 혼합하여 얻은 적색 안료 조성물을 도포 및 건조하여 포토레지스트층의 전면을 덮는 적색 필터막을 형성하였다. 마지막으로, 현상제로서 물을 사용하여 현상공정을 실시하여, 녹색 및 청색 발광 형광체 패턴이 형성될 부위의 필터막을 제거하여, 블랙매트릭스 패턴 및 적색 발광 형광체 패턴이 형성될 부위만을 덮는 적색필터막을 형성하였다.
실시예 2
포토레지스트 조성물로서 PVA-SbQ (일본 Toyo Gosei Kogyo사의 H-13 타잎) 15g, 물 84g, 및 PES 1g을 혼합하여 얻은 것을 사용하였고, 적색안료 조성물로서 물 100g, 계면활성제(Rohm & Haas사, 상품명: OROTAN) 0.195g, 적색안료 Fe2O36g, SLS 1.0g, 루독스(DUPONT사, 상품명; Ludox AM) 바인더 0.1g, 및 PVA 바인더 0.32g을 혼합하여 얻은 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 블랙매트릭스 패턴 및 적색 발광 형광체 패턴이 형성될 부위만을 덮는 적색필터막을 형성하였다.
실시예 3
포토레지스트 조성물로서 실시예 2의 포토레지스트 조성물을 사용하고, 적색안료 조성물로서 물 100g, 계면활성제(Rohm & Haas Company, 상품명: OROTAN) 0.195g, 적색안료 Fe2O36g, PES 1.0g, 포타슘 실리케이트(potassium silicate) 바인더 0.2g을 혼합하여 얻은 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 블랙매트릭스 패턴 및 적색 발광 형광체 패턴이 형성될 부위만을 덮는 적색필터막을 형성하였다. 다만, 본 실시예에서 현상공정은 물을 5 ~ 6 kg/㎠의 고압으로 적색 필터막에 분사하는 방법으로 실시하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 적색 필터막을 형성하면 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 적색 필터막을 형성하는 단계가 크게 줄어듬으로써 라인 공정 설비에 소요되는 비용이 줄어든다.
둘째, 식각 용액을 사용하지 않기 때문에, 환경 오염 문제가 줄어들었다.

Claims (4)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 네거티브형 포토레지스트를 블랙매트릭스 패턴이 형성되어 있는 패널에 도포하여 포토레지스트층을 형성한 다음 소정영역을 노광하는 단계; 및
    상기 노광된 포토레지스트층 상에 적색 안료 조성물을 도포 및 건조한 다음, 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 필터막 형성 방법:
    〈화학식 1〉
    다만, 상기 화학식 1에서, l:m:n은 1.0-4.5:70.0-98.0:1.0-20.0이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중합도는 300 ~ 4000인 것을 특징으로 하는 적색 필터막 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 네거티브형 포토레지스트 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대하여 0.5 ~ 1.0중량%의 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 필터막 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 코폴리머, 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노라우레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적색 필터막 형성 방법.
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