KR20070092031A - 컬러 필터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 필터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 상기 컬러 필터용 기판의 상면에 ITO 층을 형성하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 발수 처리를 수행하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 잉크젯 프린팅을 수행하는 제 3 단계;를 포함하여 구성함으로서, 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제할 수 있게 되는 것이다.
컬러 필터, 블랙 매트릭스, 상판, 하판, 발수 처리, 소수성, 잉크젯 프린팅,

Description

컬러 필터 및 그 제조방법{Apparatus and manufacture method for color filter}
도 1의 (a) 내지 (d)는 종래 염색법에 의한 컬러 필터의 제조방법을 보인 단면도이다.
도 2의 (e) 내지 (g)는 종래 염색법에 의한 컬러 필터의 제조방법을 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 필터의 제조방법을 보인 단면도이다.
도 4는 도 3에서 ITO 전극의 소수성 상태를 보인 개념도이다.
도 5는 도 3의 컬러 필터를 LCD에 적용한 예를 보인 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
13 : 잉크젯식 기록 헤드
15 : 투명기판
17 : 블랙 매트릭스
18a : 염색재료
18b : 잉크 수용층
19 : 보호막
20a : 투명전극
20b : 화소전극
본 발명은 컬러 필터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 기판의 상면에 ITO(Indium Tin Oxide, 산화인듐주석) 층을 형성한 후 플라즈마 소수 처리를 수행하여 잉크젯 프린팅 공법을 적용함으로써 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제하고 간단한 구조의 컬러 필터를 제조하기에 적당하도록 한 컬러 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 컬러 필터는 TFT 컬러 액정 패널 등에 사용되는 디스플레이 소자이다.
이러한 컬러 필터를 제조하기 위한 종래기술로는 일본국 공개특허공보 특개평 11-209669의 컬러 필터용 잉크, 컬러 필터의 제조방법 및 컬러 필터가 있다.
도 1 및 도 2의 (a) 내지 (g)는 이러한 종래기술의 염색법에 의한 컬러 필터의 제조방법을 보인 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스 형성공정(도 1 (a)), 염색재료(18a) 형성공정(도 1 (b)), 잉크 수용층(18b) 형성공정(도 1 (c)), 잉크 토출공정(도 3 (d)), 보호막(19) 형성공정(도 2 (e)), 투명전극(20a) 형성공정(도 4 (f)), 패턴 형성공정(도 2 (g))을 수행한다.
이러한 종래기술의 동작을 설명하면 다음과 같다.
- 블랙 매트릭스 형성 공정(도 1 (a))
컬러 필터의 기초가 되는 투명기판(15) 상으로 광투과성이 없는 수지를 스핀 코팅(Coating) 등의 방법에 의해 원하는 두께(예를 들면, 0.5마이크로미터)로 도포하고, 포토리소그래피법 등의 방법에 의해 매트릭스 모양으로 블랙 매트릭스(17)를 형성한다. 그리고 블랙 매트릭스를 형성한 다음 소정의 파장을 갖는 램프(도면 상에 미도시)를 조사하고, 포토그래피법에 의해 투명기판(15) 상의 수지를 제거한다.
- 염색재료 형성공정(도 1 (b))
투명기판(15) 상으로 염색재료(18a)를 소정의 두께(예를 들면, 0.5마이크로미터)로 도포한다. 이 공정은 스핀 코팅, 롤(roll) 코팅, 딥 코팅 등의 방법을 이용할 수 있다.
- 잉크 수용층 형성공정(도 1 (c))
그리고 염색재료(18a)를 포토리소그래피법 등의 방법에 의해 패턴(pattern) 노광하고, 현상한다. 이 공정에 의해 염색재료(18a)만을 남기고, 잉크 수용층(18b)을 형성하게 된다.
- 잉크 토출공정(도 1 (d))
잉크젯식 기록 헤드(13)로부터 잉크를 토출하고, 각 잉크 수용층(18b)을 빨강, 초록, 청색으로 염색한다. 이렇게 잉크 수용층(18b)을 염색한 후, 소정의 온도(예를 들면, 100도)로 소정의 시간(예를 들면, 20분) 동안 건조시킨다.
건조 후, 소정의 온도(예를 들면, 70도)로 소정의 시간(예를 들면, 5분) 동안 침지시키고, 세정한다. 그 후에 소정의 온도(예를 들면, 160도)로 소정의 시간(예를 들면, 20분) 동안 건조시킨다.
- 보호막 형성공정(도 2 (e))
기판 전체를 덮는 것과 같이, 보호 막(19)을 도포한다. 이 공정은 스핀 코트법, 롤 코트법 등의 방법을 채용할 수 있다. 이렇게 보호막(19)을 도포하면, 이것을 경화시키기 위해서, 220도의 온도로 60분간 가열한다.
- 투명전극 형성공정(도 2 (f))
이어서 스퍼터링법, 증착법 등의 방법을 이용해서 투명전극(20a)을 보호막(19)의 전체 면에 걸쳐 형성한다.
- 패턴 형성공정(도 2 (g))
액정 패널의 구동 방식으로서 금속층과 절연층을 교대로 적층한 MIM(Metal­Insulator­Metal)을 채용하고, 액정 패널의 외부의 구동 소자로부터 직접 화소를 구동하는 경우에는, 투명전극(20a)을 필터 엘리먼트(filter element)의 개구부에 해당시킨 화소전극(20b)을 패터닝(Patterning) 한다.
그러나 이러한 종래기술은 블랙 매트릭스를 만드는데 사용되는 공정이 별도로 필요한 한계가 있었다. 이에 따라 컬러 필터의 구조가 복잡해지고, 컬러 필터의 제조에 필요한 재료가 증가하게 되는 문제점이 있었다. 또한 이러한 종래기술에서는 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제할 수 없는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제하고 간단한 구조의 컬러 필터를 제조할 수 있는 컬러 필터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 필터의 제조방법은,
컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 상기 컬러 필터용 기판의 상면에 ITO 층을 형성하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 발수 처리를 수행하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 잉크젯 프린팅을 수행하는 제 3 단계;를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
이하, 상기와 같은 본 발명, 컬러 필터 및 그 제조방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 필터의 제조방법을 보인 단면도이고, 도 4는 도 3에서 ITO 전극의 소수성 상태를 보인 개념도이며, 도 5는 도 3의 컬러 필터를 LCD에 적용한 예를 보인 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 상기 컬러 필터용 기판의 상면에 ITO 층을 형성하는 제 1 단계(도 3의 (a)) 와; 상기 제 1 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 발수 처리를 수행하는 제 2 단계(도 3의 (b))와; 상기 제 2 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 잉크젯 프린팅을 수행하는 제 3 단계(도 3의 (c));를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 단계는, 불소계(Fluorine) 공정가스 플라즈마를 이용하여 상기 발수 처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 발수 처리는, 상기 ITO 위를 소수성(Hydrophobic)으로 표면처리하고, 상기 유리기판 위를 친수성(Hydrophilic)으로 표면처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing)을 반복적으로 수행하여 도포와 건조를 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러 필터의 제조방법은, 상기 제 3 단계 후 오버코팅(Overcoating)을 수행하는 제 4 단계(도 3의 (d));를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 필터는, 상기 컬러 필터의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 컬러 필터 및 그 제조방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명은 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제하고 간단한 구조의 컬러 필터를 제조하고자 한 것이다.
그래서 제 1 단계에서는 컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 컬러 필터용 기판의 상면에 ITO 층을 형성한다. 이때는 일반적으로 적용되는 모든 코팅법을 이용하여 ITO 층을 형성할 수 있다. 그리고 코팅 두께는 0.1 ~ 0.3 마이크로미터, ITO 면저항은 20 ~ 50 오옴으로 설정할 수 있다. 또한 컬러 필터용 기판의 하면에 형성된 블랙매트릭스 층은 도 3 및 도 5에서와 같이 RGB 패턴 사이에 위치한다. 이렇게 형성된 블랙매트릭스 층은 픽셀 전극(Pixel Electrode)이 형성되지 않은 부분과 픽셀 전극 주변부에 형성되는 리버스 틸트 도메인(Reverse Tilted Domain)을 차폐시킬 수 있으며, TFT(Thin-Film Transistor, 박막 트랜지스터)의 직접적인 광 조사를 차단하여 TFT의 누설 전류 증가를 방지할 수 있게 된다(도 3의 (a)).
상기 ITO 층의 세정 공정에서는 DI 워터(Deionized water), 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol) 등으로 세정을 수행한 후, 증기 디그리싱(Vapor degreasing) 또는 톨루엔 디그리싱(Toluene degreasing)을 수행하고 UV(Ultraviolet) 오존 또는 O2 플라즈마 처리를 수행하게 된다.
그래서 제 2 단계에서는 컬러 필터용 기판에 발수 처리를 수행한다. 이때 발수 처리는 불소계(Fluorine) 공정가스 플라즈마를 이용하여 수행하는데, 이러한 발수 처리는 잉크의 번짐을 방지하기 위한 것이다. 그래서 불소계 공정가스 플라즈마를 이용하여 ITO 위를 소수성으로 표면처리하고, 유리기판 위를 친수성으로 표면처리한다. 이러한 플라즈마 처리는 CHFx 소스 가스(Source gas)를 이용하여 반응 챔버 내에서 처리할 수 있는데, 이때의 처리 조건은 500m 토르(Torr), 100W, 40KHz로 설정할 수 있다. 그리고 도 4에서와 같이 ITO 전극의 소수성 상태가 유지되면 발수처 리가 가능하다. 이때 인듐(In)의 산소(O)에 CFx의 라디칼 그룹(Radical Group)들(F, CF3 등)이 결합된 형태로 존재하고, 이때의 조합은 랜덤(Random)하다(도 3의 (b)).
또한 제 3 단계에서는 컬러 필터용 기판에 잉크젯 프린팅을 수행한다. 그래서 컬러 필터용 기판에 대해서 잉크젯 프린팅 방식으로 R, G, B를 원하는 두께까지 도포와 건조를 반복하게 되는데, 이렇게 잉크젯 프린팅 방식을 사용함으로써 재료를 절약할 수 있게 된다(도 3의 (c)).
또한 제 4 단계에서는 컬러 필터용 기판에 대해서 오버코팅을 수행하여 총 공정을 마무리한다(도 3의 (d)).
그러면 도 5에서와 같이 컬러 필터를 LCD에 적용한 장치를 구성할 수 있다. 이때 상판은 컬러 필터에 블랙 매트릭스와 소수성 처리된 ITO가 형성되도록 한다. 또한 하판은 LCD용 각 기능층(도광판, 프리즘 시트, 확산판, 편광판 등을 포함)이 있고, 기능층 위에 유리기판이 형성되며, 유리기판 위에 TFT 어레이(Array)가 형성되도록 한 구조이다.
이처럼 본 발명은 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제하고 간단한 구조의 컬러 필터를 제조하게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 컬러 필터 및 그 제조방법은 컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 기판의 상면에 ITO 층을 형 성한 후 플라즈마 소수 처리를 수행하여 잉크젯 프린팅 공법을 적용함으로써 잉크젯에서 토출되는 잉크의 번짐 현상 및 단차 발생을 억제하고 간단한 구조의 컬러 필터를 제조할 수 있는 효과가 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.

Claims (6)

  1. 컬러 필터용 기판의 하면에 블랙매트릭스 층을 형성하고, 상기 컬러 필터용 기판의 상면에 ITO 층을 형성하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 발수 처리를 수행하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계 후 상기 컬러 필터용 기판에 잉크젯 프린팅을 수행하는 제 3 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 단계는,
    불소계 공정가스 플라즈마를 이용하여 상기 발수 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 발수 처리는,
    상기 ITO 위를 소수성으로 표면처리하고, 상기 유리기판 위를 친수성으로 표면처리하는 것을 특징으로 한다.
    것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    상기 잉크젯 프린팅을 반복적으로 수행하여 도포와 건조를 반복하는 것을 특 징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러 필터의 제조방법은,
    상기 제 3 단계 후 오버코팅을 수행하는 제 4 단계;를 더욱 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러 필터의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
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