KR20010097386A - 컬러 브라운관의 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리 - Google Patents

Abstract

목적: 본 발명은 Fe⁺³이온을 포함하는 감광성수지 슬러리 및 이를 이용한 컬러 브라운관의 블랙 매트릭스 형성방법을 제공한다.

구성: 본 발명의 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리는, 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬기를 함유하는 메타크릴레이트 중합체, 감광제로서의 광산발생제, Fe⁺³이온을 가지는 물질, 흑연 및 첨가제들로 이루어진다.

효과: 본 발명은 전기 감광성수지 슬러리를 사용하여 두번의 코팅과 현상과정을 한번으로 감소시켜 공정시간을 현저하게 줄일 수 있는 단일의 막 처리공정으로 블랙 매트릭스 패턴을 형성할 수 있다.

Description

컬러 브라운관의 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리{Photoresist resin slurry for forming BM of CPT}

본 발명은 컬러 브라운관의 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리에 관한 것으로, 특히 Fe⁺³이온을 포함하는 감광성수지 슬러리 및 이를 사용하여 블랙 매트릭스막을 형성하는 방법에 관한 것이다.

종래의 새도우마스크형 컬러 브라운관은 패널 내면에 적, 녹, 청 형광체를 도트 또는 스트라이프 형태로 규칙적으로 배열하고 여기에 형광체 도트 또는 스트라이프의 크기보다 작은 크기의 전자빔을 주사해서 형광체를 발광시키도록 구성되어 있다.

이러한 새도우마스크형 컬러 브라운관에서는, 패널의 내벽과 새도우 마스크의 구멍의 주변에서 산란된 전자가 형광면 전체를 때리게 됨에 따라 형광막이 발광하여 콘트라스트가 저하되고, 게다가 형광체 도트의 전자 빔에 의한 발광이 인접하는 타색의 형광체 도트를 발광시키게 되어 색순도를 저하시키게 된다.

이러한 결점을 개선하기 위하여 형광체의 크기를 주사되는 전자빔의 크기보다 작게 하고 각 형광체 도트 간의 공간을 흑연과 같은 비발광성 흡수물질로 충진하는 블랙 매트릭스 방식이 개발되었다. 블랙 매트릭스 방식은, 외광에 의한 콘트라스트의 저하방지 및 색순도 향상 및 전면 글래스의 투과율 증진에 따른 휘도 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 블랙 매트릭스의 제조 과정을 보다 구체적으로 설명하면,

세정된 패널 전면에 감광성수지 용액을 도포하여 감광성수지막을 형성 및 건조한 다음, 마스크를 덮고 사진식각공정에 의해 감광성수지막을 소망의 패턴으로 형성하고, 그 상부 전면에 흑연을 도포 및 건조하여 흑연막을 형성한 후, 상기 감광성수지막을 고압 에칭하여 제거함으로써 흑연막의 남은 패턴에 의한 최종의 블랙 매트릭스 패턴(BM)을 형성하게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 블랙 매트릭스 형성에 있어서는, 고분자로 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 사용하고, 감광제로 4.4'-디아지도스틸벤-2,2'-소디움 디설포네이트(DAS)를 사용한 PVP-DAS계 네가형 감광성수지를 사용하므로, 감광성수지막과 원하는 형태의 흑연막을 동시에 형성하는 것이 불가능하였다. 따라서 먼저 감광성수지막을 형성하고, 다음에 흑연막을 형성하여 이것을 고압 에칭을 통하여 최종 블랙 매트릭스를 형성하므로써 공정시간이 길어지는 단점을 가지고 있다.

또한, 이때 반응은 노광된 부분에서 DAS가 분해되고 이것이 다시 PVP를 공격하여 가교반응을 일으키므로써 빛을 받은 부분은 경화반응이 일어나 현상액에 녹지 않고 노광되지 않은 부분이 현상된다. 그리고 이 위에 블랙 매트릭스막을 형성한후. 황산과 같은 강산을 도포한 후 고압수로 현상을 할 경우 감광성수지막의 패턴이 형성되었던 부분이 황산에 의하여 흑연과 함께 현상되어, 처음에 형성되었던 감광성수지막의 패턴과 정확히 반대의 블랙 매트릭스가 형성되는 것이다.

따라서, 이와 같은 종래의 블랙 매트릭스 형성방법은 그 제조과정에서 감광성수지막과 흑연막을 형성 및 식각하는 2회에 걸친 막처리 공정이 필요하기 때문에 공정 시간이 오래 소요되고 그만큼 공정 관리가 힘들어지는 단점을 가지고 있다.

본 발명자는 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 하이드록시기를 가지는 수용성 고분자와 Fe⁺³이온을 함께 사용할 경우 노광된 부분이 현상되는 즉, 포지티브 형태의 패턴을 얻을 수 있다는 점을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 고분자와 흑연을 동시에 섞어서 막을 형성한 후, 동시에 현상할 수 있는 감광성수지 슬러리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 감광성수지 슬러리를 사용하여 두번의 코팅과 현상과정을 한번으로 감소시켜 공정시간을 현저하게 줄일 수 있는 블랙 매트릭스의 형성방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적들을 구현하기 위하여 본 발명은, 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬기를 함유하는 메타크릴레이트 중합체, 감광제로서의 광산발생제, Fe⁺³이온을 가지는 물질, 흑연 및 첨가제를 포함하는 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리를 제공한다.

전기 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬기를 함유하는 메타크릴레이트 중합체로는, 예를 들어 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)와 같은 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬 메타크릴레이트 중합체를 들 수 있으며, 그 분자량은 30,000∼150,000이 바람직하다.

전기 감광제는 트리페닐설포늄 트리플레이트(triphenylsulfonium triflate), 디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4'-디-t-부틸-디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4'-디-t-부틸-디페닐요도늄 플로우로포스페이트, 암모늄 트리옥살레이토페레이트 (ammonium trioxalatoferrate) 또는 페릭 암모늄 사이트레이트(ferric ammonium citrate) 등의 광산발생제를 들 수 있다.

Fe⁺³이온을 가지는 물질로서는 페릭 나이트레이트(ferric nitrate)와 같은 제2철 염을 들 수 있다.

상기 첨가제로는 1,4-부타디올이나 1,5-펜타디올과 같은 디올류를 첨가할 수 있으며, 흑연을 분산시키기 위한 분산제 또는 계면활성제, 증점제를 첨가할 수도 있다.

전기 흑연은 사용된 감광성수지 슬러리 전체 중량에 대하여 5∼20 중량% 사용된다.

또한 본 발명의 블랙 매트릭스 형성 방법은 감광성수지막 및 흑연막(블랙 매트릭스 막) 형성 - 건조 - 노광 - 베이킹 - 감광성수지막 및 흑연막 현상의 공정에 의하여 이루어진다.

Fe⁺³이온은 하이드록시기와 O-Fe-O 결합을 한다. 이러한 결합은 비가역반응이며, O-Fe-O 결합은 산에 의하여 쉽게 파괴되는 성질을 가지고 있다. 따라서, 히이드록시기를 가지는 수용성 고분자, 예를 들어 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)와 Fe⁺³이온을 함게 넣고 완전히 건조시킬 경우에 물에 전혀 녹지 않는 단단한 막을 형성시킬 수 있다. 이렇게 형성된 막을 자외선에 노광시킬 경우, 노광된 부분에서 광산발생제가 파괴되면서 발생한 산에 의하여 O-Fe-O 결합이 파괴되어 다시 물에 녹는 고분자로 변한다. 이것을 물에 현상하면 노광된 부분이 현상되는 즉, 포지티브 형태의 패턴을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명의 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리는, 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬기를 함유하는 메타크릴레이트 중합체, 감광제로서의 광산발생제, Fe⁺³이온을 가지는 물질, 흑연 및 첨가제들로 구성되어 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

5 wt% 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 200 g과 순수 300 g, 흑연 20 g, 1,5-펜타디올 5 g, 페릭 나이트레이트 20 g 및 암모늄 트리옥살레이토페레이트20 g을 넣고 교반 혼합하여 감광성수지 슬러리를 얻었다.

얻어진 액을 세정된 유리 패널 위에 300 rpm으로 회전하면서 코팅한 후, 100 ℃에서 수분을 완전히 건조시켰다. 이것을 365 nm 파장의 자외선에 노광한 후 물로 현상하여 1 ㎛ 해상도의 블랙 매트릭스 패턴을 얻었다.

실시예 2

5 wt% 폴리(2-하이드록시-t-부틸 메타크릴레이트) 150 g과 순수 300 g, 흑연 15 g, 1,5-펜타디올 5 g, 페릭 나이트레이트 20 g, 암모늄 트리옥살레이토페레이트 20 g 및 계면활성제 GR 5M 4 g을 넣고 교반 혼합하여 감광성수지 슬러리를 얻었다.

얻어진 액을 세정된 유리 패널 위에 300 rpm으로 회전하면서 코팅한 후, 100 ℃에서 수분을 완전히 건조시켰다. 이것을 365 nm 파장의 자외선에 노광한 후 물로 현상하여 1 ㎛ 해상도의 블랙 매트릭스 패턴을 얻었다.

실시예 3

5 wt% 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 200 g과 순수 300 g, 흑연 20 g, 1,4-부타디올 5 g, 페릭 나이트레이트 20 g 및 트리페닐설포늄 트리플레이트 20 g을 넣고 교반 혼합하여 감광성수지 슬러리를 얻었다.

얻어진 액을 세정된 유리 패널 위에 300 rpm으로 회전하면서 코팅한 후, 100 ℃에서 수분을 완전히 건조시켰다. 이것을 365 nm 파장의 자외선에 노광한 후 물로 현상하여 1 ㎛ 해상도의 블랙 매트릭스 패턴을 얻었다.

상기 실시예에서, 감광제가 빛을 받을 경우 분해되어서 산을 발생시킨다. 이것이 고분자를 공격하여 반응을 일으켜 소수성기에서 친수성기로 변화시켜 노광후 알칼리 용액으로 현상할 경우, 노광된 부분만 고분자와 흑연이 함께 현상되어 포지티브 패턴을 얻게 되며, 이와 같이 블랙 매트릭스 패턴이 형성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고분자와 흑연을 동시에 섞어서 막을 형성한 후, 동시에 현상할 수 있는 감광성수지 슬러리를 제공한다.

또한, 본 발명은 전기 감광성수지 슬러리를 사용하여 두번의 코팅과 현상과정을 한번으로 감소시켜 공정시간을 현저하게 줄일 수 있는 단일의 막 처리공정으로 블랙 매트릭스 패턴을 형성할 수 있음은 물론, 종래에 비해 공정 수를 절감할 수 있어 공정 관리가 수월해지고 생산성이 향상되며 생산비를 절감할 수 있다.

Claims (6)

1. 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬기를 함유하는 메타크릴레이트 중합체, 감광제로서의 광산발생제, Fe⁺³이온을 가지는 물질, 흑연 및 첨가제를 포함하는 블랙 매트릭스 형성용 감광성수지 슬러리.
2. 제 1 항에 있어서, 전기 탄소수 1∼4의 하이드록시알킬기를 함유하는 메타크릴레이트 중합체가 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트)인 것을 특징으로 하는 감광성수지 슬러리.
3. 제 1 항에 있어서, 전기 광산발생제가 트리페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4'-디-t-부틸-디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4'-디-t-부틸 -디페닐요도늄 플로우로포스페이트, 암모늄 트리옥살레이토페레이트 및 페릭 암모늄 사이트레이트 중에서 선택한 1인 것을 특징으로 하는 감광성수지 슬러리.
4. 제 1 항에 있어서, 전기 Fe⁺³이온을 가지는 물질이 페릭 나이트레이트인 것을 특징으로 하는 감광성수지 슬러리.
5. 제 1 항에 있어서, 전기 첨가제가 1,4-부타디올 이나 1,5-펜타디올 또는 분산제, 계면활성제, 증점제를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성수지 슬러리.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 흑연은 전기 감광성수지 슬러리 전체 중량에 대하여 5∼20 중량% 사용되는 것을 특징으로 하는 감광성수지 슬러리.