KR20020002319A - 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이 - Google Patents

그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이 Download PDF

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KR20020002319A
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고오사이 아끼오
스미또모 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
이즈이 노부유키
소니 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따르면, 그린 필터층이 600 내지 700nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 구리 프탈로시아닌 염료 및 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피리돈 아조 염료를 포함하여 이루어지며; 투과율이 450nm의 파장에서 5% 이하 및 535nm에서 62% 이상인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이가 제공되며, 이 컬러 필터 어레이는 그린 광에 대하여 우수한 분광 특성을 보이고 광 견뢰도가 우수한 그린 필터층을 갖는다.

Description

그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이{A COLOR FILTER ARRAY HAVING A GREEN FILTER LAYER}
본 발명은 고상 이미지 장치 또는 액정 디스플레이 장치를 위한 컬러 필터 어레이, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
고상 이미지 장치 또는 액정 디스플레이 장치와 같은 장치에 형성되는 컬러 필터 어레이로서, 기판(1)의 동일면에 서로 인접하도록 형성된 레드 필터층(R), 그린 필터층(G), 및 블루 필터층(B)으로 구성된 컬러 필터 어레이(2)가 공지되어 있다(도 1). 컬러 필터 어레이(2)에서, 상기 필터층들 (R), (G), (B)은 줄무늬 패턴(도 2) 또는 격자형 패턴(모자이크)(도 3)으로 배열된다.
이러한 컬러 필터 어레이를 제조하기 위한 공정들이 다양하게 제안되어 왔다. 그 중에서도, 일명 "컬러 레지스트법"이 실질적으로 널리 사용된다. 컬러 레지스트법에서 패터닝은 착색제를 포함한 감광성 수지 조성물을 노광하고 현상하는 단계로 이루어지고, 이 패터닝은 필요한 시간 내에 연속 반복된다.
컬러 레지스트법에 사용되는 감광성 수지 조성물로는, 착색제로서 안료를 사용하는 것이 널리 사용된다. 그러나, 이러한 안료는 과립상이고, 현상액에 용해되지 않고, 현상에 따른 잔류물이 생성되므로, 미세하거나 작은 패턴을 형성하는데 적합하지 않다.
미세하게 패터닝된 컬러 필터 어레이를 얻기 위한 감광성 수지 조성물로는,착색제로서 염료를 사용하는 감광성 수지 조성물도 공지되어 있다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제 6-75375호에는 염료를 포함하는 네거티브 감광성 수지 조성물이 개시되어 있고, 일본 특허 공고 제 7-111485호에는 포지티브 감광성 수지 조성물에 사용되는 용매에 용해되는 염료를 건조중량을 기준으로 10 내지 50% 포함하는 포지티브 감광성 수지 조성물이 개시되어 있다(이하, "JP-A-"는 일본 특허 출원 공개, "JP-B-"는 일본 특허 공고를 가리키는데 사용한다).
상기와 같은 컬러 필터 어레이를 제조하는데 사용되는 감광성 수지 조성물에 포함된 착색제는 하기 두가지 특성을 가져야 한다.
(1) 우수한 분광 특성, 즉, 소정의 가시광선 영역에서 충분한 흡수를 나타내고, 다른 영역에서는 불필요한 흡수가 없는 것.
(2) 우수한 광 견뢰도, 즉, 통상의 작동 조건 하에서 염료의 탈색으로 인해 얼룩(burn-in)이 없는 것.
그러나, 통상의 감광성 수지 조성물에 사용되는 염료 중 어느 것도 상기 두 특성 모두를 가지지는 못한다.
예를 들어, 통상적인 감광성 수지 조성물에서 컬러 필터의 그린 필터 층은 450nm의 파장에서 낮은 투과율과 535nm의 파장에서 높은 투과율을 가지도록 요구되지만, 450nm에서의 투과율을 낮추려고 하면 535nm에서의 투과율이 감소되고 분광 특성도 나빠지게 된다. 이러한 시도는 또한 350 내지 400nm의 파장에서의 투과율을 낮춘다. 결과적으로, 패터닝에 요구되는 노출 에너지의 양이 늘어나고, 컬러 필터의 생산력이 감소하게 된다.
통상적인 감광성 수지 조성물의 이러한 문제점을 하기에 더 구체적으로 설명한다.
구리 프탈로시아닌 염료 및 피라졸론 아조 염료(C.I. 솔벤트 옐로우 88)를 포함하여 이루어지는 감광성 수지 조성물은 상기한 JP-B-7-111485에 기재되어 있다. 두 염료 모두 광 견뢰도가 우수하다. 그러나, 솔벤트 옐로우 88(피라졸론 아조 염료)은 노광에 사용되는 근자외선에 대하여 비교적 높은 흡수율을 가지므로, 조성물 중에서 이러한 염료의 양은 제한되며, 얻어진 그린 필터의 투과율이 450nm에서 커지게 되는 경향이 있다. 또한, 이 염료는 535nm에서 투과율이 충분히 높지 않으므로, 얻어진 그린 필터층의 그린광에 대한 투과율이 감소하는 경향이 있다. 그 결과, 이러한 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 그린 필터층을 갖는 컬러 필터는 성능 면에서 항상 만족스럽지는 못하다. 사실상, 공보에 따르면, 이러한 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성되는 2㎛-두께의 그린 필터층은 투과율이 450nm에서 6%, 535nm에서 56%, 650nm에서 4%이다.
분광 특성이 우수한 착색제가 공지되어 있다. 그러나, 분광 특성이 우수한 착색제는 모두 광 견뢰도 면에서 만족스럽지 못하다. 따라서, 유용한 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 제조하는 것은 어렵다.
본 발명의 발명자는 분광 특성이 우수하고 광 견뢰도가 우수한 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 개발하기 위하여 집중적이고 광범위하게 연구를 실시하였다. 그 결과, 두 종류 이상의 특정 염료를 사용하면 분광 특성 및 광 견뢰도를 모두 만족시키는 그린 필터층을 형성할 수 있음을 알게 되었다. 본 발명은 이에 기초하여 얻어진 것이다.
도 1은 기판의 동일면에 그린 필터층, 레드 필터층 및 블루 필터층이 제공되어 있는 컬러 필터 어레이의 단면을 도시한 개략도,
도 2는 줄무늬 패턴으로 배열된 그린 필터층, 레드 필터층 및 블루 필터층이 제공되어 있는 컬러 필터 어레이의 평면 개략도,
도 3은 모자이크 패턴으로 배열된 그린 필터층, 레드 필터층 및 블루 필터층이 제공되어 있는 컬러 필터 어레이의 평면 개략도,
도 4는 실시예 1에서 얻어진 컬러 필터 어레이의 평면 개략도,
도 5는 실시예 1에서 얻어진 컬러 필터 어레이의 평면 개략도,
도 6은 실시예 4의 단계를 설명하는 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 기판 2: 컬러 필터 어레이
3: 오버 코팅 막 4: 폴리실리콘 전극
5: 센서 6: V 레지스터
7: 차광막 8: 패시베이션 막
9: 마이크로렌즈 R: 레드 필터층
G: 그린 필터층 B: 블루 필터층
본 발명은, 그린 필터층이 600 내지 700nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 구리 프탈로시아닌 염료(이하, "염료(I)"로 나타냄) 및 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피리돈 아조 염료(이하, "염료(II)"로 나타냄)를 포함하여 이루어지고, 투과율이 450nm의 파장에서 5% 이하 및 535nm에서 62% 이상인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 제공한다.
본 발명은 또한 컬러 필터 어레이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 컬러 필터에 사용되는 기판으로는 실리콘 웨이퍼 및 투명한 무기 유리 플레이트를 예로 들 수 있다. 실리콘 웨이퍼 상에 전하-커플링(charge-coupled) 장치를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 컬러 필터 어레이는 기판 상에 그린 필터층을 갖는다.
그린 필터층은 600 내지 700nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 염료(I) 및 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 염료(II)를 포함하여 이루어진다. 염료 (I)의 구체적인 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[단, 상기 식에서,
R10, R11, R12및 R13은 각각 독립적으로 술폰산기 또는 이의 염 기;
술폰아미드기; 또는
하기 화학식 1a로 표시되는 치환된 술파모일기:
R14HN-SO2-
{단, 상기 식에서,
R14는 탄소수 2 내지 20인 알킬기, 알킬쇄가 탄소수 2 내지 12인 시클로헥실알킬기, 알킬쇄가 탄소수 1 내지 4인 알킬시클로헥실기, 탄소수 2 내지 12이며 탄소수 2 내지 12인 알콕실기로 치환된 알킬기, 하기 화학식 1aa로 표시되는 알킬카르복실알킬기:
R15-CO-O-R16-
(단, 상기 식에서 R15는 탄소수 2 내지 12의 알킬기이고, R16은 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기이다.),
하기 화학식 1ab로 표시되는 알킬옥시카르보닐알킬기:
R17-O-CO-R18
(단, 상기 식에서 R17은 탄소수 2 내지 12인 알킬기이고, R18은 탄소수 2 내지 12인 알킬렌기이다.),
탄소수 1 내지 20의 알킬기로 치환된 페닐기, 또는 탄소수 1 내지 20이며 페닐기로 치환된 알킬기이다}이고;
i, j, k, m 은 각각 독립적으로 i + j + k + m ≤4인 0 내지 2의 정수이다]가 포함된다.
화학식 1로 표시되는 화합물에서 R14기의 예는 다음과 같다. 탄소수 2 내지 20의 알킬기의 예로는 에틸기, 프로필기, n-헥실기, n-노닐기, n-데실기, n-도데실기, 2-에틸헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-메틸부틸기, 1,5-디메틸헥실기, 및 1,1,3,3-테트라메틸부틸기가 포함된다. 알킬쇄가 탄소수 2 내지 12인 시클로헥실알킬기의 예로는 시클로헥실에틸기, 3-시클로헥실프로필기, 및 8-시클로헥실옥틸기가 포함된다. 알킬쇄가 탄소수 1 내지 4인 알킬시클로헥실기의 예로는 2-에틸시클로헥실기, 2-프로필시클로헥실기 및 2-(n-부틸)시클로헥실기가 포함된다. 탄소수 2 내지 12이며 탄소수 2 내지 12의 알콕실기로 치환된 알킬기의 예로는 3-에톡시-n-프로필기, 프로폭시프로필기, 4-프로폭시-n-부틸기, 3-메틸-n-헥실옥시에틸기, 및 3-(2-에틸헥실옥시)프로필기가 포함된다. 탄소수 1 내지 20의 알킬기로 치환된 페닐기의 예로는 o-이소프로필페닐기가 포함된다. 탄소수 1 내지 20이며 페닐기로 치환된 알킬기의 예로는 DL-1-페닐에틸기, 벤질기 및 3-페닐-n-부틸기가 포함된다.
화학식 1aa에서 R15또는 화학식 1ab에서 R17로 표시되는 탄소수 2 내지 12의 알킬기의 예로는 에틸기, 프로필기, n-헥실기, n-노닐기, n-데실기, n-도데실기, 2-에틸헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-메틸부틸기, 1,5-디메틸헥실기, 및 1,1,3,3-테트라메틸부틸기가 포함된다. R16또는 R18로 표시되는 알킬렌기의 예로는, 디메틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기 및 헥사메틸렌기이다.
염료 (I)의 예로는 C.I. 솔벤트 블루 25, C.I. 솔벤트 블루 55, C.I. 솔벤트 블루 67, C.I. 애시드 블루 249, 및 C.I. 디렉트 블루 86이 포함된다. 이들은 단독으로나 조합하여 사용된다. 이들 염료 (I)는 600 내지 700nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타낸다.
염료 (II)의 예로는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물:
(단, 상기 식에서,
R20은 탄소수 2 내지 10의 알킬기이고; R21, R22및 R24는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 히드록실기, 또는 시아노기이고; R23은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다)이 포함된다.
화학식 2로 표시되는 화합물에서, 탄소수 2 내지 10이고 R20으로 표시되는 알킬기의 예로는, 에틸기, 프로필기, n-헥실기, n-노닐기, n-데실시, n-도데실기, 2-에틸헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-메틸부틸기, 1,5-디메틸헥실기, 및 1,1,3,3-테트라메틸부틸기가 포함된다. 탄소수 1 내지 4이고 R23으로 표시되는 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기가 포함된다.
염료 (II)의 예로는 C.I. 솔벤트 옐로우 162가 포함된다. 일반적으로 이러한 염료(II)는 i-선을 적게 흡수하고, 400 내지 500mm의 파장에서 최대 흡수를 나타낸다.
그린 필터층의 두께 및 이에 포함되어 있는 염료 (I) 및 염료 (II)의 양은, 필터의 투과율이 450nm의 파장에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상이 되도록 조절한다. 예를 들어, 그린 필터층을, 두께가 약 1.6 내지 1.9㎛이고, 염료 (I) 및 염료 (II)의 총 100 중량부에 대하여 염료 (I)의 함량이 30 내지 70 중량부, 바람직하기는 40 내지 50 중량부가 되도록 만들면, 그린 필터층의 투과율이 450nm 에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상이 될 것이다.
광 견뢰도를 개선하고 컬러를 조절하기 위하여, 즉 이의 분광 특성을 조절하기 위하여, 다른 염료를 그린 필터층에 혼합할 수 있다. 예를 들어, 그린 필터층은 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피라졸론 아조 염료(이하, "염료(III)"으로 나타냄)를 포함하여 이루어질 수 있다. 염료 (III)의 예로는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물:
(단, 상기 식에서,
R31및 R32는 각각 히드록실기 또는 카르복실산기이고; R30, R33, R34및 R35는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 술폰산기, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 니트로기이다) 및 이의 염이 포함된다. 염료 (III)을 혼입하면 그린 필터층의 광 견뢰도가 더 개선된다.
R30, R33, R34또는 R35로 표시되는 할로겐 원자로서, 플루오르 원자, 염소 원자 및 브롬 원자를 예로 들 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기가 포함된다. 탄소수 1 내지 4의 알콕실기의 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 및 부톡시기가 있다.
염료 (III)은 화학식 3의 화합물 또는 이의 염이 가능하다. 염의 예로는,나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리 금속을 갖거나 트리에틸아민, 2-에틸헥실아민 및 1-아미노-3-페닐부탄과 같은 아민을 갖는 염을 들 수 있다. 화학식 3으로 표시되는 화합물에서 R30, R33, R34및 R35기 중 하나 이상이 술폰산기인 경우, 일반적으로 이의 염은 술폰산기의 위치에서 형성된다.
염료(III)은 크롬 원자와 배위하여 착체를 형성할 수 있다. 크롬 원자를 갖는 착체가 형성되면 광 견뢰도가 더 개선된다.
염료 (III)의 예로는 C.I 애시드 옐로우 17, C.I. 솔벤트 오렌지 56 및 C.I. 솔벤트 옐로우 82가 있으며, 이들을 단독으로나 조합하여 사용할 수 있다. 이들 염료 (III)은 400 내지 500 nm의 파장에서 최대 흡수를 나타낸다.
염료 (III)이 사용되는 경우, 이의 함량은 일반적으로 염료 (I) 및 염료 (II)의 총 100 중량부에 대하여 70 중량부 이하이다. 염료 (III)의 함량이 70 중량부를 초과하면, 예를 들어 i-선 흡수 정도가 증가하여, 노광에 따른 패터닝이 어렵게 되는 경향이 있다. 또한, 염료 (III)의 함량은 일반적으로 10 중량부 이상이다. 염료 (III)이 10 중량부 미만이면, 분광 특성의 개선이 만족스럽지 못한 경향이 있다.
그린 필터층은 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료(이하, "염료 (IV)"로 나타냄)를 포함하여 이루어질 수 있다. 염료 (IV)의 예로는 화학식 4a로 표시되는 화합물:
{단, 상기 식에서,
R41, R42, R43및 R44는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기 또는 에틸기이고;
R45는 하기 화학식 4aa로 표시되는 기:
(단, 상기 식에서,
R46은 수소 원자 또는 아미노기이고;
R47은 수소 원자 또는 히드록실기이다.)
또는 하기 화학식 4ab로 표시되는 기:
(단, 상기 식에서,
R48은 수소 원자 또는 아미노기이고;
R49는 수소 원자 또는 히드록실기이다)이다},
하기 화학식 4b로 표시되는 화합물:
{단, 상기 식에서,
R410및 R411은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고; R412는 수소 원자 또는 술폰산기이고; R413은 수소 원자, 술폰산기, 카르복실산기, 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 탄소수 1 내지 3의 알콕실기 또는 하기 화학식 4ba로 표시되는 기:
-NR414R415
(단, 상기 식에서,
R414및 R415는 각각 독립적으로 수소 원자, 페닐기, 탄소수 1 내지 3인 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕실기로 p-위치가 치환된 페닐기이다)이다} 및 이의 염이 포함된다.
염료(IV)를 혼입하면 분광 특성이 더 개선될 수 있으며, 650nm에서의 투과율이 10% 이하가 되도록 쉽게 조절할 수 있다.
화학식 4b의 화합물에서, 탄소수 1 내지 3이며 R410, R411, R413, R414또는 R415로 표시되는 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기 및 프로필기가 포함된다. 탄소수 1 내지 3이며 R413으로 표시되는 알콕실기의 예로는 메톡시기, 에톡시기 및 프로폭시기가 포함된다. 탄소수 1 내지 3이며 R414또는 R415로 표시되는 알콕실기로 p-위치가 치환된 페닐기의 예로는, p-메톡시페닐기, p-에톡시페닐기 및 p-프로폭시페닐기가 있다.
염료 (IV)는 화학식 4a로 표시되는 화합물, 화학식 4b로 표시되는 화합물 또는 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 화합물의 염이 가능하다.
화학식 4b의 화합물의 염의 예로는, 나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리 금속 또는 트리에틸아민, 2-에틸헥실아민 및 1-아미노-3-페닐부탄과 같은 아민을 갖는 염이 포함된다. 이 염은 -SO3- 잔기의 위치 또는 R412또는 R413으로 표시되는 산 그룹에서 형성될 수 있다.
화학식 4a로 표시되는 화합물의 예로는 C.I. 애시드 그린 16, C.I. 애시드 블루 108 및 C.I. 애시드 그린 50이 포함된다. 화학식 4b로 표시되는 화합물의 예로는 C.I. 애시드 블루 7, C.I. 애시드 블루 83, C.I. 애시드 블루 90, C.I. 솔벤트 블루 38, C.I. 애시드 바이올렛 17, C.I. 애시드 바이올렛 49, 애시드 그린 3 및 C.I. 애시드 그린 9가 포함된다. 이들 염료 (IV)는 단독으로나 조합하여 사용한다. 이들 염료 (IV)는 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타낸다.
염료 (IV)가 사용되는 경우, 그린 필터층의 투과율이 450nm에서 5% 이하, 535 nm에서 62% 이상 및 650nm에서 10% 이하가 되도록 이의 함량을 조절한다. 일반적으로, 염료 (IV)의 함량은 염료 (I) 및 염료 (II) 총 100 중량부에 대하여 70 중량부 이하가 되도록 조절한다. 염료 (IV) 함량이 70 중량부를 초과하면 535nm에서 투과율이 감소하게 되는 경향이 있다. 염료 (IV)의 함량은 5 중량부 이상이 바람직한데, 5 중량부 미만의 함량이면 650nm에서의 투과율을 10% 이하로 조절하기 어려운 경향이 있기 때문이다.
본 발명의 컬러 필터 어레이는 일반적인 컬러 레지스트법으로 제조한다. 예를 들어, 착색제를 포함하는 감광성 수지 조성물을 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법으로 제조할 수 있다. 감광성 수지 조성물은 염료 (I) 및 염료 (II)를 포함하여 이루어진다. 감광성 수지 조성물에 포함되어 있는 염료 (I) 및 염료(II)의 양은 각각 원하는 그린 필터층의 염료의 양과 같다. 그린 필터층이 다른 염료, 예를 들어 염료 (III) 및 염료 (IV)를 포함하도록 하려는 경우, 염료 (III) 및 염료 (IV)를 포함하여 이루어지는 감광성 수지 조성물을 사용한다. 감광성 수지 조성물에 포함되는 염료 (III) 및 염료 (IV)의 양은 원하는 그린 필터 층의 염료의 양과 같다. 패터닝 후의 그린 필터층의 투과율은 450nm에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상이다.
감광성 수지 조성물은 포지티브 감광성 수지 조성물 또는 네거티브 감광성 수지 조성물이 가능하다.
본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물은 상기 염료에 추가하여 예를 들어 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지를 포함하여 이루어진다.
통상적인 감광성 수지 조성물에 사용되는 광활성 화합물을 본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물에 사용할 수 있다. 이의 예로는 o-나프토퀴논디아지드 술포네이트와 페놀성 화합물의 에스테르가 포함된다. 페놀성 화합물의 예로는 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물이 포함된다.
o-나프토퀴논디아지드 술포네이트로서 o-나프토퀴논디아지드-5-술포네이트및 o-나프토퀴논디아지드-4-술포네이트를 예로 들 수 있다.
"알칼리-가용성 수지"라는 용어는 알칼리 현상액에 용해되는 수지를 의미하며, 통상적인 감광성 수지 조성물에 사용되는 것과 유사한 모든 알칼리-가용성 수지를 사용할 수 있다. 이러한 알칼리-가용성 수지의 예로는 p-크레졸 노볼락 수지, p-크레졸 및 m-크레졸의 노볼락 수지, 하기 화학식 20으로 표시되는 구조의 노볼락 수지:
등의 노볼락 수지; 폴리비닐페놀; 및 스티렌과 비닐페놀의 공중합체가 포함된다. 알칼리-가용성 수지로서 노볼락 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
감광성 수지 조성물에 포함되는 염료, 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지의 양은 일반적으로 염료, 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지 총 100 중량부에 대하여 각각 25 내지 55 중량부, 25 내지 55 중량부 및 3 내지 50 중량부이다.
포지티브 감광성 수지 조성물에 경화제를 혼합할 수 있다. 경화제를 투입하면 감광성 수지 조성물을 사용함으로써 형성되는 패턴의 기계적 강도가 개선된다.
경화제로서 일반적으로 열로 경화되는 열 경화제를 사용한다. 열 경화제의 예로는 하기 화학식 30으로 표시되는 화합물:
{단, 상기 식에서 Q1, Q2, Q3및 Q4는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기 또는 탄소수 1 내지 4이며 탄소수 1 내지 4의 알콕실기로 치환된 알킬기이고;
Z는 페닐기 또는 하기 화학식 31로 표시되는 기:
Q5Q6N-
(단, 상기 식에서 Q5및 Q6은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기 또는 탄소수 1 내지 4이며 탄소수 1 내지 4의 알콕실기로 치환된 알킬기이다)이되,
Q1내지 Q6중 하나 이상이 탄소수 1 내지 4이며 탄소수 1 내지 4의 알콕실기로 치환된 히드록시알킬기이다}이 포함된다.
탄소수 1 내지 4의 히드록시알킬기의 예로는 히드록시메틸기, 히드록시에틸기, 히드록시프로필기 및 히드록시부틸기가 포함된다. 탄소수 1 내지 4이며 탄소수 1 내지 4의 알콕실기로 치환된 알킬기의 예로는 메톡시메틸기, 메톡시에틸기,에톡시에틸기 및 프로폭시부틸기가 포함된다.
화학식 30으로 표시되는 화합물의 예로는 헥사메톡시메틸멜라민이 있다.
또한, 예를 들어 하기 화학식 32 내지 37의 화합물을 본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물의 경화제로 사용할 수 있다.
경화제를 사용하는 경우, 그 함량은 염료, 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지의 총 100 중량부에 대하여 10 내지 35 중량부가 일반적이다.
본 발명의 포지티브 감광성 수지 조성물은 일반적으로 용매로 희석시킨다.
용매는 염료 (I), 염료 (II), 염료 (III), 염료 (IV), 광활성 화합물, 알칼리-가용성 수지 및 경화제의 용해도에 따라, 특히 염료 (I), 염료 (II), 염료 (III) 및 염료 (IV)의 용해도에 따라 선택하는 것이 적합하다. 예를 들어, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, N-메틸피롤리돈, γ-부티로락톤, 디메틸 술폭시드, N,N'-디메틸포름아미드, 시클로헥산, 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 에틸 아세테이트, 에틸 피루베이트, 에틸 락테이트 등을 사용할 수 있다. 이들 용매는 단독으로나 조합하여 사용한다.
사용되는 용매의 양은 염료, 광활성 화합물, 알칼리-가용성 수지 및 경화제 총 100 중량부에 대하여 약 180 내지 400 중량부를 사용하는 것이 일반적이다.
본 발명의 네거티브 감광성 수지 조성물은 상기 염료에 추가하여 예를 들어 광반응성 산발생제, 경화제, 및 알칼리-가용성 수지를 포함하여 이루어진다.
통상적인 네거티브 광반응성 수지 조성물에 사용되는 광반응성 산발생제를 본 발명의 네거티브 감광성 수지 조성물에 사용되는 광반응성 산발생제로 사용할 수 있다. 이의 예로는 하기 화학식 40으로 표시되는 화합물:
(단, 상기 식에서 Q7은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이고, Q8은 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환된 페닐기 또는 탄소수 1 내지 3의 알콕실기로 치환된 페닐기이다)이 포함된다.
Q7로 표시되는 탄소수 1 내지 3의 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기 및 프로필기가 포함된다. Q8로 표시되는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환된 페닐기의 예로는 o-이소프로필페닐기가 있다. 탄소수 1 내지 3의 알콕실기로 치환된 페닐기의 예로는 p-메톡시페닐기, p-에톡시페닐기 및 p-프로폭시페닐기가 포함된다.
또한, 화학식 41 내지 47로 표시되는 화합물:
도 예를 들어 광 산발생제로 사용할 수 있다.
경화제로는 통상적인 네거티브 감광성 수지 조성물의 경우에서와 같이 열로 경화되는 열 경화제를 사용하는 것이 일반적이다. 본 발명의 네거티브 감광성 수지 조성물에 포지티브 감광성 수지 조성물의 예로서 상기된 열 경화제를 사용할 수도 있다.
통상적인 네거티브 감광성 수지 조성물에서와 같이, 본 발명의 네거티브 감광성 수지 조성물에 포지티브 감광성 수지 조성물의 예로서 상기된 알칼리-가용성 수지를 사용할 수도 있다.
염료, 광 반응성 산발생제, 경화제 및 알칼리-가용성 수지 총 100 중량부에 대하여 광 산발생제, 경화제 및 알칼리-가용성 수지의 양은 다음과 같다. 염료의 함량은 약 15 내지 40 중량부가 일반적이고, 광 산발생제의 함량은 0.3 내지 5 중량부가 일반적이다. 사용되는 경화제의 양은 10 내지 25 중량부가 일반적이고, 알칼리-가용성 수지의 함량은 20 내지 75 중량부가 일반적이다.
네거티브 감광성 수지 조성물은 일반적으로 용매로 희석시킨다.
용매는 염료 (I), 염료 (II), 염료 (III), 염료 (IV), 광 산발생제, 알칼리-가용성 수지 및 경화제의 용해도에 따라, 특히 염료 (I), 염료 (II), 염료 (III)및 염료 (IV)의 용해도에 따라 선택한다. 포지티브 감광성 수지 조성물의 예로서 상기된 용매를 사용할 수 있다. 사용되는 용매의 양은 염료, 광 산발생제, 경화제 및 알칼리-가용성 수지의 총 100 중량부에 대하여 약 180 내지 400 중량부가 일반적이다. 상기 감광성 수지 조성물에 착색제로 염료 (I) 및 염료 (II)를 사용함에 따라 조성물을 장기간동안 저장해도 침전이 거의 일어나지 않는다. 결과적으로, 조성물을 기판 상에 실질적으로 고르게 적용할 수 있다. 이로써, 두께가 약 0.5 내지 2㎛이고 각 면의 길이가 약 2 내지 20㎛인 패턴을 가진 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 제공할 수 있다.
패터닝은 예를 들어 상기 수지 조성물을 기판 상에 코팅하고 이 코팅을 노광시킨 후 현상하여 실시한다.
희석된 감광성 수지 조성물을 도포함으로써 기판에 코팅을 제공한다. 이 조성물은 일반적으로 스핀 코팅으로 도포한다. 조성물을 기판에 도포한 후, 코팅을 예를 들어 약 80 내지 130℃까지 가열하여 이에 포함되어 있는 용매를 증발시킨다. 이와 같이 감광성 수지 조성물의 코팅이 얻어진다.
그리고나서, 코팅을 노광한다. 노광은 원하는 패턴에 상응하는 마스크 패턴을 사용하고, 마스크 패턴을 통해 빔으로 코팅을 조사하여 실시한다. 코팅을 노광하는 빔으로는 예를 들어 g-선, i-선 등을 사용할 수 있다. g-선 스테퍼 또는 i-선 스테퍼와 같은 노광 장치를 노광에 사용할 수 있다. 네거티브 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우, 노광 후에 코팅을 가열한다. 포지티브 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우, 노광 후에 코팅을 가열하거나 가열하지 않을 수 있다. 코팅의가열시 가열 온도는 예를 들어 약 80 내지 150℃이다.
노광 후 코팅을 현상한다. 일반적인 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우와 같이 코팅이 제공되어 있는 기판을 현상액에 침지시켜 현상한다. 통상적인 감광성 수지 조성물을 사용하여 행하는 패터닝에 사용되는 현상액을 본 발명의 패터닝에도 사용할 수 있다. 기판을 현상액에서 꺼낸 후 수세하여 현상액을 제거함으로써 소정 패턴의 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 얻을 수 있다.
포지티브 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우, 수세 후 기판에 자외선을 조사할 수 있다. 자외선을 조사하면 잔류 광활성 화합물을 분해할 수 있다. 또한, 감광성 수지 조성물이 열 경화제를 포함하여 이루어지는 경우, 기판을 수세 후 가열할 수 있다. 가열을 통하여 형성된 그린 필터층의 기계적 강도를 개선할 수 있다. 가열 온도는 일반적으로 160℃ 내지 220℃이다. 일반적으로 가열 온도는 염료의 분해 온도 이하이다.
네거티브 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우, 기판을 수세 후 가열할 수 있다. 가열을 통하여 형성된 그린 필터층의 기계적 강도를 개선한다. 가열 온도는 일반적으로 160℃ 내지 220℃이다. 일반적으로 가열 온도는 염료의 분해 온도 이하이다.
이와 같이 원하는 패턴의 그린 필터층을 형성한다. 다른 필터층, 즉 레드 필터층 및 블루 필터층을 예를 들어 통상의 방법에 따라 그린 필터층이 제공되어 있는 기판의 동일 면에 형성한다. 포지티브 감광성 수지 조성물을 사용하는 경우, 경화제를 포함하여 이루어지는 것을 사용하고, 현상 후 가열을 하는 것이 바람직한데, 형성된 그린 필터층의 강도가 개선되기 때문이다. 다른 컬러 필터층을 기판 상에 제공한 후에 그린 필터층을 형성할 수 있다.
이와 같이 기판의 동일 면에 서로 인접하도록 형성된 레드 필터층, 그린 필터층 및 블루 필터층으로 구성되는 컬러 필터 어레이를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 컬러 필터 어레이를 고상 이미지 장치, 액정 디스플레이 장치 등에 사용한다. 예를 들어, 고상 이미지 장치에서 컬러 필터 어레이를 전하-커플링 장치의 앞에 배치하면, 컬러 재현성, 특히 그린 재현성이 우수한 컬러 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명의 컬러 필터 어레이는 그린광에 대하여 분광 특성이 우수하고, 컬러 견뢰도가 탁월한 그린 필터층을 갖는다. 또한, 염료를 착색제로 사용함에 따라, 그 제조를 위해 사용되는 감광성 수지 조성물은 침전이 적은 양 발생하고, 저장 안정성이 우수하다. 그 결과, 이물질 함량이 적고 두께가 균일한 그린 필터층을 쉽게 제조할 수 있다. 이 컬러 필터 어레이는 액정 디스플레이 장치 또는 전하-커플링 장치를 포함하여 이루어지는 고상 이미지 장치에 사용하기 유리하다.
이하에서는 실시예에 기초하여 본 발명을 더 상세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
염료 (I)로서 C.I. 솔벤트 블루 67의 2.5 중량부, 염료 (II)로서 C.I. 솔벤트 옐로우 162 3.5 중량부, 염료 (III)으로서 C.I. 솔벤트 옐로우 82 3.5 중량부, 광활성 화합물로서 화학식 10으로 표시되는 페놀성 화합물과 o-나프토퀴논디아지드-5-술포네이트의 에스테르 9 중량부, 알칼리-가용성 수지로서p-크레졸의 노볼락 수지(폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량: 6,000) 7.5 중량부, 경화제로서 헥사메톡시메틸멜라민 5 중량부 및 용매로서 에틸 락테이트 70 중량부를 혼합 및 용해하고, 얻어진 혼합물을 구멍 크기 0.1㎛인 막 필터로 여과하여 포지티브 감광성 수지 조성물을 얻었다.
상기에서 얻어진 포지티브 감광성 수지 조성물을 기판(실리콘 웨이퍼) 상에 스핀 코팅으로 도포하고, 100℃에서 1분간 가열하여 에틸 락테이트를 증발시켜 코팅을 형성하였다. 노광 장치("Nikon NSR i7A", 니콘사제)를 사용하여 마스크 패턴을 통해 i-선을 조사함으로써 코팅을 노광하였다. 이어서, 현상액("SOPD", 스미또모 화학 주식회사 제) 중에 23℃에서 1분간 코팅된 기판을 침지시킴으로써 패턴을 현상하였다. 현상 후, 기판을 수세, 건조, 자외선 조사, 180℃에서 3분간 가열하여 줄무늬-패턴의 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 얻었다(도 4). 그린 필터층은 선폭 1.0㎛ 및 두께 1.8㎛였다.
이어서, 다른 마스크 패턴을 사용하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법을 반복하여 모자이크 패턴으로 형성된 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 얻었다(도 5). 그린 필터층은 선폭 2.0㎛ 및 두께 1.8㎛였다.
투명한 유리 플레이트를 실리콘 웨이퍼 대신에 기판으로 사용하고 노광 없이 패턴을 현상하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법을 반복하여, 기판 전체에 두께 1.8㎛로 형성되는 그린 필터층을 얻었다.
(실시예 2)
염료 (I)로서 C.I. 솔벤트 블루 67, 염료 (II)로서 C.I. 솔벤트 옐로우 162,염료 (III)으로서 C.I. 솔벤트 옐로우 82에 추가하여 염료 (IV)로서 C.I. 애시드 그린 16 0.7 중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 반복하여, 선폭 1.0㎛ 및 두께 1.8㎛의 줄무늬 패턴 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이(도 4), 선폭 2.0㎛ 및 두께 1.8㎛의 모자이크 패턴 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이, 및 기판 전체에 두께 1.8㎛로 형성되어 있는 그린 필터층을 얻었다.
(실시예 3)
염료 (I)로서 C.I. 솔벤트 블루 67의 2.5 중량부, 염료 (II)로서 C.I. 솔벤트 옐로우 162 3.5 중량부, 염료 (III)으로서 C.I. 솔벤트 옐로우 82 3.5 중량부, 광 산발생제로서 화학식 51로 표시되는 화합물:
0.5 중량부, 알칼리-가용성 수지로서 p-크레졸의 노볼락 수지(폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량: 6,000) 7.5 중량부, 경화제로서 헥사메톡시메틸멜라민 5 중량부 및 용매로서 에틸 락테이트 70 중량부를 혼합 및 용해하고, 얻어진 혼합물을 공극 크기 0.1㎛인 막 필터로 여과하여 네거티브 감광성 수지 조성물을 얻었다.
상기에서 얻어진 네거티브 감광성 수지 조성물을 기판(실리콘 웨이퍼) 상에 스핀 코팅으로 도포하고, 100℃에서 1분간 가열하여 에틸 락테이트를 증발시켜 코팅을 형성하였다. 노광 장치("Nikon NSR i7A", 니콘사제)를 사용하여 마스크 패턴을 통해 i-선을 조사함으로써 코팅을 노광하였다. 이어서, 현상액("SOPD", 스미또모 화학 주식회사 제) 중에 23℃에서 1분간 코팅된 기판을 침지시킴으로써 패턴을 현상하였다. 현상 후, 기판을 수세, 건조, 자외선 조사, 180℃에서 3분간 가열하여 줄무늬-패턴의 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 얻었다. 그린 필터층은 선폭 1.0㎛ 및 두께 1.8㎛였다.
이어서, 다른 마스크 패턴을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 반복하여 모자이크 패턴으로 형성된 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이를 얻었다. 그린 필터층은 선폭 2.0㎛ 및 두께 1.8㎛였다.
투명한 유리 플레이트를 실리콘 웨이퍼 대신에 기판으로 사용하고 마스크 패턴을 사용하지 않고 노광하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 반복하여, 기판 전체에 두께 1.8㎛로 형성되는 그린 필터층을 얻었다.
(실시예 4)
그린 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물, 레드 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물, 및 블루 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물을 하기 각 혼합 조성에 따라 제조하였다.
(레드 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물)
노볼락 수지 5 중량부
o-나프토퀴논디아지드-4-술포네이트 8 중량부
헥사메톡시메틸멜라민 2 중량부
에틸 락테이트 50 중량부
N,N'-디메틸포름아미드 25 중량부
화학식 52로 표시되는 화합물 2 중량부
C.I. 솔벤트 오렌지 56 2 중량부
C.I. 솔벤트 옐로우 82 2 중량부
C.I. 솔벤트 옐로우 162 2 중량부
(블루 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물)
노볼락 수지 5 중량부
o-나프토퀴논디아지드-4-술포네이트 에스테르 8 중량부
헥사메톡시메틸멜라민 2 중량부
에틸 락테이트 50 중량부
N,N'-디메틸포름아미드 25 중량부
화학식 52로 표시되는 화합물 3 중량부
C.I. 솔벤트 블루 25 3 중량부
C.I. 애시드 블루 90 2 중량부
(그린 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물)
노볼락 수지 5 중량부
o-나프토퀴논디아지드-4-술포네이트 에스테르 8 중량부
헥사메톡시메틸멜라민 2 중량부
에틸 락테이트 50 중량부
N,N'-디메틸포름아미드 25 중량부
C.I. 솔벤트 블루 25 4 중량부
C.I. 솔벤트 옐로우 82 2 중량부
C.I. 솔벤트 옐로우 162 2 중량부
상기 제조된 레드 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물을 오버 코팅 막(3), 폴리실리콘 전극(4), 센서(5), V 레지스터(6), 차광막(7) 및 패시베이션 막(8)으로 구성되는 전하-커플링 장치가 제공되어 있는 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅으로 적용하였다. 이어서, 이의 용매를 100℃에서 베이킹 플레이트 상에서 증발시켰다.
그리고나서, i-선 스테퍼 노광 장치("Nikon NSR2205 i12D", 니콘사제)를 사용하여 기판에 십자선으로 365nm 파장의 자외선(2,000mJ/㎠)을 조사하였다. 이어서, 기판을 현상액(1,000㎤ 당 테트라메틸암모늄 히드록시드 30g을 함유하는 수용액)을 사용하여 현상하였다. 노광부를 제거한 후 기판을 3차 증류수로 세척하였다. 그리고나서, 저압 수은 램프(3,000mJ/㎠)를 사용하여 기판 전체에 자외선을 조사한 후 베이킹 플레이트 상에서 180℃로 10분간 가열하여 레드 필터층을 형성하였다(도 6a).
레드 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물 대신에 상기 제조된 블루 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법을 반복하여 블루 필터층을 형성하였다(도 6b).
상기 제조된 그린 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법을 반복하여 그린 필터층을 형성한 후 컬러 필터 어레이를 형성하였다(도 6c, 6d).
통상적인 방법으로 컬러 필터 어레이 상에 마이크로 렌즈를 형성하여 고상 이미지 장치를 얻었다. 고상 이미지 장치의 컬러 필터 어레이의 그린 필터층은 두께가 1.7㎛였다. 이 고상 이미지 장치의 컬러 필터 어레이는 우수한 분광 특성을 나타내었다(도 6e).
상기한 바와 같은 방법으로 그린 필터층(두께 1.7㎛)을 전체 석영 웨이퍼 상에 형성하였다.
(실시예 5)
하기 감광성 수지 조성물을 그린 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법을 반복하여 고상 이미지 장치를 얻었으며, 그린 필터층(두께: 1.7㎛)을 형성하였다.
(그린 필터층을 형성하기 위한 감광성 수지 조성물)
노볼락 수지 5 중량부
o-나프토퀴논디아지드-4-술포네이트 에스테르 8 중량부
헥사메톡시메틸멜라민 2 중량부
에틸 락테이트 50 중량부
N,N'-디메틸포름아미드 25 중량부
C.I. 솔벤트 블루 25 (염료 (I)) 3 중량부
C.I. 솔벤트 옐로우 82 (염료 (III)) 2 중량부
C.I. 솔벤트 옐로우 162 (염료 (II)) 2 중량부
C.I. 애시드 그린 16 (염료 (IV)) 1 중량부
상기에서 얻어진 고상 이미지 장치의 컬러 필터 어레이는 개선된 분광 특성을 보였다.
석영 웨이퍼 상에 형성된 그린 필터층(두께 1.7㎛)에서 측정한 결과, 투과율은 450nm의 파장에서 1%, 535nm의 파장에서 67%, 650nm의 파장에서 4%로 나타났다.
(비교예 1)
염료 (I)로서 C.I. 솔벤트 블루 67의 2.5 중량부, 염료로서 C.I. 애시드 옐로우 40 7 중량부, 광활성 화합물로서 화학식 30으로 표시되는 페놀성 화합물과 o-나프토퀴논디아지드-5-술포네이트의 에스테르 9 중량부, 알칼리-가용성 수지로서 p-크레졸의 노볼락 수지(폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량: 6,000) 7.5 중량부, 경화제로서 헥사메톡시메틸멜라민 5 중량부 및 용매로서 에틸 락테이트 70 중량부를 혼합 및 용해하고, 얻어진 혼합물을 구멍 크기 0.1㎛인 막 필터로 여과하여 포지티브 감광성 수지 조성물을 얻었다.
그리고나서, 상기에서 얻어진 포지티브 감광성 수지 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 반복하여 선폭 1.0㎛ 및 두께 1.8㎛의 줄무늬 패턴 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이; 선폭 2.0㎛ 및 두께 1.8㎛의 모자이크 패턴 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이; 및 전체적으로 두께 1.8㎛의 그린 필터층이 제공되어 있는 컬러 필터 어레이를 얻었다.
평가
(1) 분광 특성
기판 전체에 그린 필터층이 각각 제공되어 있으며 실시예 및 비교예에서 얻어진 컬러 필터 어레이에 대하여 450nm, 535nm 및 650nm에서 광 투과율을 측정하였다. 결과는 표 1에 나타내었다.
광 투과율(%)
파장(nm) 450 535 650
실시예 1 0.4 68 13
실시예 2 0.4 67 5
실시예 3 0.4 69 13
실시예 4 1.0 70 13
실시예 5 1.0 67 4
비교예 1 0.4 68 13
(2) 광 견뢰도
자외선-차단 필터("colored optical glass L38", 호야사제. 380nm 이하의 파장을 갖는 빛을 차단할 수 있음)를, 실시예 및 비교예에서 얻어진 기판 전체에 그린 필터층이 제공되어 있는 각각의 컬러 필터 어레이 앞에 배치한 후, 1,000,0001x ·시간으로 광을 조사하였다. 시마쥬 사제 "Sun tester XF 180 CPS"를 광원으로 사용하였다. 조사후 각 컬러 필터 어레이의 광 투과율을 450nm, 535nm 및 650nm의 파장에서 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
광 투과율(%)
파장(nm) 450 535 650
실시예 1 1.5 74 15
실시예 2 0.4 67 16
실시예 3 1.5 75 15
실시예 4 2.0 68 13
실시예 5 2.0 64 8
비교예 1 17 74 15
본 발명의 컬러 필터 어레이는 그린광에 대하여 분광 특성이 우수하고, 컬러 견뢰도가 탁월한 그린 필터를 갖는다. 또한, 염료를 착색제로 사용함에 따라, 재현성을 위해 사용되는 감광성 수지 조성물은 침전이 적은 양 발생하고, 저장 안정성이 우수하다. 그 결과, 이물질 함량이 적고 두께가 균일한 그린 필터층을 쉽게 제조할 수 있다. 이 컬러 필터 어레이는 액정 디스플레이 장치 또는 전하-커플링 장치를 포함하여 이루어지는 고상 이미지 장치에 사용하기 유리하다.

Claims (20)

  1. 그린 필터층이 600 내지 700nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 구리 프탈로시아닌 염료, 및 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피리돈 아조 염료를 포함하여 이루어지고, 투과율이 450nm의 파장에서 5% 이하 및 535nm의 파장에서 62% 이상인 것을 특징으로 하는, 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 그린 필터층은 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피라졸론 아조 염료를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 그린 필터층은 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를 더 포함하여 이루어지고, 투과율이 450nm에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상 및 650nm에서 10% 이하인 것을 특징으로 하는 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 그린 필터층은 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를 더 포함하여 이루어지고, 투과율이 450nm에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상 및 650nm에서 10% 이하인 것을 특징으로 하는 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이.
  5. 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를 포함하여 이루어지고, 650nm에서 10% 이하의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이.
  6. 투과율이 450nm의 파장에서 5% 이하 및 535nm의 파장에서 62% 이상인 그린 필터층을 형성하기 위하여 600 내지 700nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 구리 프탈로시아닌 염료, 및 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피리돈 아조 염료를 포함하는 감광성 수지 조성물을 패터닝 하는 단계를 포함하여 이루어지는, 기판 상에 그린 필터층을 갖는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물이 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피라졸론 아조 염료를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물이 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를 더 포함하여 이루어지고, 상기 그린 필터층이 450nm에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상 및 650nm에서 10% 이하의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 감광성 수지 조성물이 580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를 더 포함하여 이루어지고, 상기 그린 필터층이 450nm에서 5% 이하, 535nm에서 62% 이상 및 650nm에서 10% 이하의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 600 내지 700nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 구리 프탈로시아닌 염료, 및 400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피리돈 아조 염료를 포함하여 이루어지는 감광성 수지 조성물.
  11. 제 10항에 있어서,
    구리 프탈로시아닌 염료의 양이 구리 프탈로시아닌 염료 및 피리돈 아조 염료 총 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  12. 제 10항에 있어서,
    400 내지 500nm의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 피라졸론 아조 염료를 더 포함하여 이루어지는 감광성 수지 조성물.
  13. 제 12항에 있어서,
    구리 프탈로시아닌 염료 및 피리돈 아조 염료 총 100 중량부에 대하여 구리 프탈로시아닌 염료의 양이 30 내지 70 중량부이고 피라졸론 아조 염료의 양이 70 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  14. 제 10항에 있어서,
    580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  15. 제 14항에 있어서,
    구리 프탈로시아닌 염료 및 피리돈 아조 염료 총 100 중량부에 대하여 구리 프탈로시아닌 염료의 양이 30 내지 70 중량부이고 트리알릴메탄 염료의 양이 70 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  16. 제 12항에 있어서,
    580 내지 680nm 범위의 파장에서 최대 흡수를 나타내는 트리알릴메탄 염료를더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  17. 제 16항에 있어서,
    구리 프탈로시아닌 염료 및 피리돈 아조 염료 총 100 중량부에 대하여 구리 프탈로시아닌 염료의 양이 30 내지 70 중량부이고 피라졸론 아조 염료의 양이 70 중량부 이하이며 트리알릴메탄 염료의 양이 70 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  18. 제 10항에 있어서,
    광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지를 더 포함하여 이루어지고,
    염료, 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지의 양이 염료, 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지 총 100 중량부에 대하여 각각 25 내지 55 중량부, 25 내지 55 중량부 및 3 내지 50 중량부인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  19. 제 18항에 있어서,
    경화제를 더 포함하여 이루어지고,
    경화제의 양이 염료, 광활성 화합물 및 알칼리-가용성 수지 총 100 중량부에 대하여 10 내지 35 중량부인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
  20. 제 10항에 있어서,
    광 산발생제, 경화제 및 알칼리-가용성 수지를 더 포함하여 이루어지고,
    염료, 광 산발생제, 경화제 및 알칼리-가용성 수지의 양이 염료, 광반응성 산발생제, 경화제 및 알칼리-가용성 수지 총 100 중량부에 대하여 각각 약 15 내지 40 중량부, 0.3 내지 5 중량부, 10 내지 25 중량부 및 20 내지 75 중량부인 것을 특징으로 하는 감광성 수지 조성물.
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