KR20080035944A - 컬러필터 및 컬러필터 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러필터의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 컬러필터에 관한 것이다. 기존 공정에서 차광부 패턴 형성시 포스트 베이크 과정을 수행하지 않음으로써 별도의 친잉크층을 구성하는 공정 없이 또한 복잡한 표면 처리 없이 화소부의 친잉크성을 유지하여 잉크 충진시 혼색과 색 빠짐, 미충진 및 얼룩이 없는 컬러필터를 제조할 수 있다. 또한 차광부 패턴 형성시 포스트 베이크 과정을 수행하지 않고 잉크 토출 후 차광부 패턴과 잉크를 동시에 고온 열경화 함으로써 차광부 두께 대비 진한 색을 구현할 수 있기 때문에, 색 구현을 위한 차광부의 두께를 줄일 수 있어 재료 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한 표면 평탄성이 확보된 우수한 컬러필터의 제조가 가능하므로, 차광부와 화소부의 두께 차이를 보상하기 위한 평탄화 공정이 생략되거나 또는 얇게 코팅하는 것이 가능하다. 따라서, 제조 공정을 단순화함으로써 대량 생산 및 경제성 향상을 도모할 수 있다.

컬러필터, 잉크젯, 화소부, 차광부

Description

컬러필터 및 컬러필터 제조 방법 {COLOR FILTER AND METHOD OF MANUFACTURING COLOR FILTER}

도 1은 잉크젯 방법을 이용해 컬러필터를 제조하는 공정이다.

도 2는 기판상에 블랙 메트릭스(차광부) 및 화소부가 형성된 단면도이다.

도 3은 잉크가 화소부 내부에 미충진이 발생한 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라(×50) 사진이다.

도 4는 잉크가 화소부 내부에 균일하게 채워진 CCD 카메라(×50) 사진이다.

도 5는 본 발명에 따른 개략적인 컬러필터의 제조 과정이다.

도 6은 본 발명에 따른 차광부 패턴과 잉크막과의 두께 차이를 나타낸 단면도이다.

도 7은 종래기술에 따른 차광부 패턴과 잉크막과의 두께 차이를 나타낸 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 컬러필터의 CCD 카메라(×50) 사진이다.

도 9은 본 발명의 비교예 1에 따라 제조한 컬러필터가 토출된 잉크에 의해 차광부 패턴이 변형된 CCD 카메라(×50) 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판 2: 차광부 패턴

3: 적색 잉크 4: 녹색 잉크

5: 청색 잉크

본 발명은 컬러필터의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 컬러필터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 별도의 친잉크층을 구성하는 공정 없이 또한 복잡한 표면 처리 없이 화소부의 친잉크성을 유지하고 잉크과 차광부 패턴을 동시에 열경화하여, 컬러필터 제조시 공정을 단순화 함으로써 대량 생산 및 경제성을 향상 시킬 수 있는 컬러필터의 제조 방법 및 이 방법에 의하여 제조된 컬러필터에 관한 것이다.

통상적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 'LCD'라 함)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. 이를 위하여, LCD는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 기준전극, 즉 공통전극이 마련되게 된다. 화소전극은 하부기판 상에 액정셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 'TFT'라 함)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이 터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀을 구동한다. 이러한 LCD는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하며, 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기에까지 광범위하게 이용되고 있다.

액정표시장치에서는 컬러 화상을 표시하기 위하여 광원에서 발생되는 광을 삼원색광, 즉 적·녹·청의 광으로 분리하고 있다. 이를 위하여, 적색광만을 투과시키는 적색(이하 'R'이라 한다) 필터, 녹색광만을 투과시키는 녹색(이하 'G'라 한다) 필터, 청색광만을 투과시키는 청색(이하 'B'라 한다) 필터를 화소마다 필요로 하고 있다. R, G, B 필터들은 화상의 열화와 색번짐을 방지하기 위하여 서로 중첩되지 않게 형성되어야 한다. 이러한 액정표시장치의 컬러필터 제조방법으로는 염색법(Dye Method), 안료분산법(Pigment Dispersion Method), 전착법(Electrodeposition Method) 또는 인쇄법(Print Method) 등이 일반적으로 이용되고 있다. 이들 중에서 염색법이나 안료분산법은 미세한 패턴을 형성할 수 있는 장점이 있는 반면에 R, G, B 각각의 잉크에 대한 사진식각 공정을 필요로 하므로 제조공정이 복잡하고 재료낭비가 많은 단점이 있다. 전착법 역시 삼원색(R, G, B) 각각의 잉크에 대한 전착 및 정착 공정을 반복하기 때문에 제조공정이 복잡한 단점이 있다. 인쇄법은 컬러필터의 두께를 균일하게 제어하기 힘든 문제점이 있다. 이러한 기존 컬러필터 제조방법들의 단점들을 극복하고자 최근에는 비교적 간단한 공정으로 미세패턴을 용이하게 제조할 수 있는 잉크젯 방식의 컬러필터 제조방법이 활발하게 연구되고 있다. 잉크젯 컬러필터 제조방법은 투명기판 위에 셀영역을 마련하 기 위한 격자형태의 격벽을 형성한 후 그 셀영역에 잉크를 분사함으로써 컬러필터를 형성하게 된다.

잉크젯 기술에 의하면 필요한 장소에 재료를 토출하므로 재료의 소비가 없으며 마스크가 필요없는 직접 분사 방식으로 공정을 단순화할 수 있다. 잉크젯 기술에 의해 컬러필터를 제조하는 과정은 도 1에 나타낸 바와 같이 먼저 기존 포토리쏘그래피 공정으로 차광부인 수지 성분의 블랙 매트릭스(Black Matrix: BM)를 제조하고 이를 격벽으로 하여 BM 사이의 화소부에 R, G, B 잉크를 잉크젯에 의해 도포하는 것으로 가능하다.

잉크젯 기술에 의해 컬러필터를 제조하는 과정에서, 차광부 패턴은 화소부에 잉크가 토출되고 기판에 떨어진 후 이웃 잉크와의 혼색을 방지하고 격벽 위로 타고 흐르지 않도록 격벽 역할을 하므로, 잉크와의 접촉각을 크게 하는 것이 유리하다. 또한, 화소부는 토출된 잉크가 표면에서 잉크가 균일하게 퍼져 미충진이 발생하지 않아야 하고 색 빠짐이 없어야 하므로 친잉크성을 유지하는 것이 유리하다.

차광부 패턴을 제조하는 과정에서 포토리쏘그래피 공정은 도 2에 나타낸 바와 같이 유리 기판 위에 재료를 스핀 코팅, 프리 베이크(pre-bake), UV노광, 현상(Develop) 및 포스트 베이크(post-bake) 과정을 거쳐서 이루어진다. 표면에 재료를 전면 코팅하는 단계를 포함하는 기존 포토리쏘그래피 공정에 의해 차광부 패턴을 제조하면 잉크와의 접촉각을 크게 하기 위한 차광부의 재료가 기판 표면 위에 흡착되어 잉크가 도포되어야 하는 화소부에서 잉크의 퍼짐성이 좋지 않게 되어 화소부 내부에 미충진이 발생하게 된다. 화소부에 잉크가 미충진된 상태를 도 3에 예 시하였다.

또한, 상기 포토리쏘그래피 공정에 의해서 제조된 컬러필터는 포스트 베이크 공정을 통해 이미 차광부 패턴의 두께 감소가 일어난 후 잉크를 토출하기 때문에 토출되는 잉크의 부피가 상대적으로 작아져 차광부 두께 대비 진한 색을 구현할 수 없고, 또한 도 7(b)와 같이 차광부 패턴과 잉크막과의 두께 차이가 발생하게 된다.

이러한 문제의 해결 방법으로 컬러필터를 제조하기 위해 일본 특허공개공보 제1997-203803호에는 요부(凹部)를 친잉크 처리제에 의해 표면 처리하고 볼록부를 발잉크 처리제로 표면 처리하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이 방법은 친잉크 처리제를 처리하면서 발잉크 처리 부분이 영향을 받지 않도록 하거나, 친잉크 처리와 발잉크 처리를 별도로 2회 수행해야 한다는 문제점이 있다.

또한, 방법으로는 대한민국 특허공개공보 제2000-0047958호에는 습윤성을 변화시킬 수 있는 습윤성 가변층을 가지는 컬러필터를 제시하고 있다. 그러나, 이 방법은 차광부인 격벽층과 개구부인 잉크층 외에 습윤성 가변층이라는 별도의 층이 구성되어 제조 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

또한, 일본 특허공개공보 제2000-258622호에는 감광층을 패턴 노광하여 노광 부분을 친잉크성 영역으로 변화시키는 방법이 소개되어 있다. 그러나, 이 방법도 별도의 감광층을 형성하여야 하는 추가적인 공정이 있게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 별도의 친잉크층을 구성하는 공정 없이 또한 복잡한 표면 처리 없이 화소부의 친잉크성을 유지하고 잉크와 차광부 패턴을 동시에 열 경화하여, 컬러필터 제조시 공정을 단순화 함으로써 대량 생산 및 경제성을 향상 시킬 수 있는 컬러필터의 제조 방법 및 이 방법에 의하여 제조된 컬러필터를 제공하는 것이다.

본 발명은,

(a) 기판 상에 차광부 패턴을 형성하는 단계;

(b) 상기 차광부 패턴을 광경화 및 열경화하는 단계:

(c) 상기 차광부 패턴에 의하여 구획된 화소부에 잉크를 충진하는 단계; 및

(d) 상기 차광부 패턴과 상기 잉크를 열경화하는 단계

를 포함하는 컬러필터 제조방법을 제공한다.

본 발명은 상기 방법에 의하여 제조된 컬러필터를 제공한다.

본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치를 제공한다.

이하 본 발명에 대해서 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 컬러필터 제조방법은 (a) 기판 상에 차광부 패턴을 형성하는 단계, (b) 상기 차광부 패턴을 광경화 및 열경화하는 단계, (c) 상기 차광부 패턴에 의하여 구획된 화소부에 잉크를 충진하는 단계, 및 (d) 상기 차광부 패턴과 상기 잉크를 열경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명은 종래 컬러필터 공정에서 차광부 패턴 형성시 수행하던 포스트 베이크 과정을 수행하지 않고 차광부 패턴을 형성하고, 상기 차광부 패턴을 광경화 및 열경화한 후, 화소부에 잉크를 충진하고 차광부 패턴과 잉크를 동시에 열 경화하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 격벽 역할을 하는 차광부 패턴 형성을 기존 포토리쏘그래피 공정으로 수행하는 경우, 기판 상에 발잉크성 재료를 도포하고 프리 베이크, UV 노광, 현상 및 포스트 베이크의 과정을 거치게 된다. 특히, 고온의 열처리로 차광부 재료를 경화하는 포스트 베이크 과정을 거치면서 차광부의 발잉크성 성분이 화소부에 영향을 미침으로써 친잉크성을 유지해야 하는 화소부가 발잉크성으로 변화되는 현상이 발생한다. 이와 같은 현상은 차광부 패턴 제조시 차광부 패턴의 발잉크성 물질이 포스트 베이트 과정 중 빠른 속도로 휘발되는 과정에서 옆에 위치한 화소부에 흡착되어 남아있기 때문으로 추정된다.

또한, 상기 포스트 베이크 과정에서 차광부 재료와 공정 조건에 따라 차광부 격벽의 두께 감소가 발생하며, 약 20% 가량 감소한다. 따라서, 이미 두께 감소가 일어난 차광부의 화소 영역 내에 잉크를 토출한 후 경화하면 차광부 두께는 일정하게 유지되나 경화 과정에서 잉크막의 두께만 줄어들게 된다. 이로 인해 도 7(b)와 같이 잉크막과 차광부의 두께 차이가 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 기존 공정에서 포스트 베이크 과정을 수행하지 않고 차광부 패턴을 형성하고 상기 차광부 패턴을 광경화 및 열경화한 후, 화소부에 잉크를 충진함으로써 화소부 내에서의 퍼짐성을 확보할 수 있다. 이는 포스트 베이크 과정 중 휘발로 인해 차광부 패턴의 발잉크성 성분이 화소부에 영향을 주어 흡착물질로 남는 것을 방지할수 있다. 이로 인해 화소부에 미퍼짐없이 잉크를 균일하게 채울 수 있다. 잉크가 화소부에 균일하게 채워진 상태는 도 4의 사진과 같다. 또 한, 잉크를 토출한 후 차광부 패턴과 잉크를 동시에 고온 열경화 함으로써 잉크의 부피 축소와 차광부 부피 축소가 함께 이루어지게 하여 차광부와 잉크막과의 단차를 최소화 할 수 있다. 또한 차광부의 부피 축소가 일어나기 전에 잉크를 화소부에 토출함으로써, 최종 동일 차광부 두께에서 화소내에 채워지는 잉크의 부피를 크게 하는 것이 가능하다.

상기 잉크 토출 전 차광부 패턴의 광경화 및 열경화는 차광부의 경화되지 않은 성분이 잉크에 녹으면서 차광부 패턴의 변형을 방지한다. 따라서, UV와 같은 광을 이용한 광경화 처리나, 발잉크 성분의 휘발 정도가 적은 150℃ 이하의 저온 열경화 과정을 각각 혹은 동시에 진행하여 차광부를 경화한다. 상기 광경화는 차광부 패턴의 발잉크성 성분이 휘발되지 않으면서 차광부 패턴의 경화가 가능하므로 차광부 패턴의 포스트 베이크 과정 중 휘발로 인해 차광부의 발잉크성 성분이 화소부에 영향을 주는 것을 근본적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 열경화는 포스트 베이크에 비해 차광부의 발잉크성 물질의 휘발을 적게 할 수 있으므로 차광부 패턴의 포스트 베이크 과정 중 휘발로 인해 차광부의 발잉크성 성분이 화소부에 영향을 주는 것을 최소한으로 줄일 수 있다.

상기 (a) 단계는 기판 상에 차광부 패턴을 형성하는 과정이다. 상기 (a) 단계는, (a1) 기판 상에 차광부 재료를 도포하는 단계; (a2) 상기 차광부 재료를 프리 베이크하는 단계; 및 (a3) 프리 베이크된 차광부 재료를 선택적으로 노광 및 현상하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 차광부 패턴을 형성할 수 있다.

상기 기판으로는 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 플렉시블 기판 등을 사용할 수 있으나 내열성이 강한 투명 유리 기판이 바람직하다.

상기 (a1) 단계에서 기판 상에 차광부 재료를 도포하는 방법은 당기술분야에서 알려진 방법, 예컨대 스핀코팅, 딥코팅 또는 닥터 블레이딩 등에 의해 수행될 수 있다.

상기 차광부 재료는 발잉크성을 갖는 것이 바람직하며, 상기 차광부 재료는 발잉크성을 갖기 위해 발잉크성 성분인 실리콘계 또는 플루오린계 계면활성제를 차광부 형성용 총 조성물 100 중량부에 대해 0.01 내지 0.3 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.

상기 차광부 재료의 차광성 착색 재료로는 카본블랙, 유기안료 혼합형 차광성 착색제, 카본블랙과 유기안료 혼합형 차광성 착색제를 혼합한 하이브리드형 착색재료를 차광부 형성용 조성물의 총 고형분 중 20 내지 50 중량부 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 바인더 폴리머 성분을 총 고형분 중 20 내지 50 중량부, 가교제를 20 내지 40 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.

상기 차광부 형성용 조성물은 코팅성을 위해 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매는 차광부 형성용 조성물 100 중량부에 대해 60 내지 90 중량부 함유하는 것이 바람직하다.

(a2) 단계에서 프리 베이크는 50 내지 150℃에서 10 내지 1000초 동안 수행하는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계는 상기 차광부 패턴을 광경화 및 열경화하는 단계이다.

상기 광경화 및 열겅화 공정은 광경화 또는 열경화를 각각 수행할 수도 있으 나, 광경화와 열경화를 동시에 수행하는 것이 바람직하다. 이를 통해 패턴화된 차광부를 경화시킴으로써 잉크에 의한 패턴의 형상 왜곡을 방지할 수 있다.

상기 광경화는 UV 조사가 바람직하며 상기 UV 조사는 50 내지 500 ㎽/㎠의 세기로 5 내지 500초 동안 수행하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 80 내지 200 ㎽/㎠의 세기로 5 내지 500초 동안 수행하는 것이다. 상기 UV 조사가 50 ㎽/㎠ 미만이면 에너지가 작아 경화가 이루어지지 않을 수 있고, 500 ㎽/㎠를 초과하더라도 경화되는 정도는 유사하기 때문에 불필요한 에너지가 낭비될 수 있다.

또한, 상기 UV 조사는 기판의 상면(차광부 패턴이 형성된 면) 또는 기판의 상면 또는 배면에 동시에 수행함으로써, 내용제성을 더욱 증가시킬 수 있다.

상기 열경화는 50 내지 150℃에서 10 내지 2000초 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 열경화가 50℃ 미만이면 에너지가 작아 경화가 이루어지지 않을 수 있고, 150℃를 초과하면 차광부의 재료가 화소부에 흡착되어 화소부의 퍼짐성이 나빠질 수 있다. 마찬가지로 상기 열경화를 10 초 미만으로 수행하면 경화가 이루어지지 않을 수 있고, 2000초를 초과하면 차광부 재료의 흡착으로 화소부의 퍼짐성이 나빠질 수 있다.

상기 (c) 단계는 상기 차광부 패턴에 의하여 구획된 화소부에 잉크를 충진하는 과정이다.

상기 (c) 단계는 2종 이상의 잉크, 예컨대 R, G, B의 3종 잉크를 동시에 또는 연속적으로 충진할 수 있다. 상기 잉크는 광경화성 또는 열경화성 잉크를 사용할 수 있다. 상기 잉크 충진은 잉크젯 방법에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.

각 잉크를 잉크젯 방법에 의해 화소부에 토출하면, 차광부 패턴은 발잉크성을 띠고 화소부는 친잉크성을 띠고 있으므로 토출된 잉크는 화소부 내에서 균일하게 퍼지며 또한 차광부 패턴보다 높게 볼록하게 도포될 수 있다.

이 과정에서 토출된 잉크는 발잉크성인 차광부 패턴을 타고 넘지 않으므로 각 잉크마다의 별도의 후처리 공정 없이 세 잉크의 연속 토출이 가능하며, 필요에 따라 각 잉크 토출 후 또는 모든 잉크 토출 후 잉크에 대해 광경화 또는 열경화가 가능하다.

상기 열경화는 예컨대 50 내지 150℃에서 10 내지 2000초 동안 수행할 수 있다. 상기 광경화는 UV 조사가 바람직하며 상기 UV 조사는 50 내지 500 ㎽/㎠의 세기로 5 내지 500초 동안 수행하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 80 내지 200 ㎽/㎠의 세기로 5 내지 500초 동안 수행하는 것이다.

상기 (d) 단계는 상기 차광부 패턴과 상기 잉크를 열경화하는 과정이다. 상기 (d) 단계는 잉크를 모두 토출한 후 차광부 패턴과 잉크를 동시에 1회의 고온 열경화만으로 경화하는 것이 가능하다. 상기 고온 열경화는 200 내지 250℃에서 10 내지 200분 동안 수행하는 것이 바람직하다.

도 6는 본 발명에 따른 컬러필터의 형상을 나타내고, 도 7는 종래 기술에 의한 컬러필터의 형상을 나타낸 것이다. 도 6(a)와 도 7(a)은 잉크를 화소부 영역 내부에 토출한 직후의 모습을 나타낸 것이다. 도 6(a)는 포크트 베이크를 생략하고 광경화 및 열경화하여 내화학성을 확보한 후 잉크를 토출한 경우이고, 도 7(a)는 포스트 베이크 공정을 통해 이미 두께 감소가 일어난 차광부에 잉크를 토출한 경우 를 나타냈다. 도 6(a)의 차광부 격벽의 높이(tb1)가 도 7(a)의 차광부 격벽의 높이(tb3) 보다 크므로, 많은 양의 잉크를 토출할 수 있다. 그러나, 잉크 경화를 위한 고온 열처리 과정을 거치면서 차광부의 최종 두께는 도 6(b)의 차광부 격벽의 높이(tb2)와 도 7(b)의 차광부 격벽의 높이(tb4)에서 볼 수 있듯이 동일 수준으로 형성된다. 잉크막의 최종 두께는 도 6(b)의 잉크막의 높이(t2)와 도 7(b)의 잉크막의 높이(t4)에서 볼 수 있듯이 도 7(b)에서 차광부 패턴과 잉크막과의 두께 차이가 발생한다. 잉크의 경화과정에서 고온 열처리가 불필요한 경우에는 추가로 컬러필터가 형성된 기판을 고온 열처리 할 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따라 토출되는 잉크 부피는 상대적으로 크기 때문에 차광부 두께 대비 진한 색을 구현할 수 있고, 색 구현을 위한 차광부의 두께를 줄일 수 있어 재료 절감 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 개략적인 컬러필터의 제조방법을 도 5에 예시하였다.

본 발명은 상기 방법에 의하여 제조된 컬러필터를 제공한다.

상기 제조 방법에 의해 제조된 컬러필터는 별도의 친잉크층을 구성하는 공정 없이 또한 복잡한 표면 처리 없이 화소부의 친잉크성을 유지하여 잉크 충진시 혼색과 색 빠짐, 미충진 및 얼룩이 없는 컬러필터를 제조할 수 있다. 또한 차광부 패턴 형성시 포스트 베이크 과정을 수행하지 않고 잉크 토출 후 차광부 패턴과 잉크를 동시에 열경화 함으로써 차광부 두께 대비 진한 색을 구현할 수 있기 때문에, 색 구현을 위한 차광부의 두께를 줄일 수 있어 재료 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한 표면 평탄성이 확보된 우수한 컬러필터의 제조가 가능하므로, 차광부와 화소부의 두께 차이를 보상하기 위한 평탄화 공정이 생략 또는 얇게 코팅하는 것이 가능하다. 따라서, 제조 공정을 단순화함으로써 대량 생산 및 경제성 향상을 도모할 수 있다.

본 발명은 상기 컬러필터를 포함하는 표시 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 표시 장치는 전술한 본 발명에 따른 컬러필터를 포함하는 것을 제외하고는 당기술 분야에 알려진 구성을 가질 수 있다.

실시예 1

감광성 수지 조성물 1000 중량부에 대해 착색제로 카본 블랙 65 중량부, 알칼리 가용성 수지바인더로 벤질(메타)아크릴레이트/(메타)아크릴산의 공중합체(산가 110 KOH ㎎/g, 몰비 70/30, Mw = 30,000) 29 중량부, 및 벤질(메타)아크릴레이트/(메타)아크릴산의 공중합체에 알릴글리시딜 에테르가 부가된 중합체(산가 80 KOH ㎎/g, Mw = 22,000) 70 중량부, 관능성 모노머로 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 50 중량부, 광중합 개시제로 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-(4-모폴리노페닐)부틸-1-온 20 중량부, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4,5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 10 중량부, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논 5 중량부, 및 머캅토벤조티아졸 5 중량부, 첨가제로 분산제인 폴리에스테르계 분산제 9 중량부 및 발잉크성을 부여하기 위한 레벨링제로 플루오린계 계면활성제 1 중량부, 용매로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 440 중량부, 에톡시에틸 프로피오네이트 290 중량부를 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 5 시간 동안 교반하여 블랙 매트릭스 감광성 수지 조성물을 제조하였다.

상기와 같이 제조한 감광성 수지 조성물 용액을 유리에 스핀 코팅하고, 약 100 ℃로 2 분 동안 전열 처리하여 약 2.4 ㎛ 두께의 도막을 형성하였다. 그 다음, 실온에서 냉각한 후, 포토마스크를 이용하여 고압수은 램프 하에서 100 mJ/㎠의 에너지로 노광시켰다. 상기 노광된 기판을 25 ℃의 온도에서 0.04 %의 KOH 수용액에서 스프레이 방식으로 현상한 후, 순수로 세정하고 에어블로잉(air blowing)에 의해 건조시켜 격벽 역할을 하는 차광부 패턴을 형성하였다.

상기 형성된 차광부 패턴을 100℃에서 3분 동안 가열한 후, 100 ㎽/㎠ 의 세기로 1분 동안 UV 조사하여 차광부 패턴을 경화하였다.

잉크젯 방법에 의해 각 화소부에 분사되는 R 열경화 잉크는 착색제로 피그먼트레드 #254 4.33중량부, 피그먼트레드 #177 1.26중량부, 피그먼트옐로우 #139 0.87중량부, 알칼리 가용성 수지바인더로 벤질(메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산이 70:30의 몰비로 형성된 공중합체에 알릴글리시딜 에테르가 부가된 중합체(Mw = 24,000) 3.77 중량부, 관능성 모노머로 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 7.54 중량부, 아조아마이드계 열중합개시제(Vam-110, Wako Pure Chemical Industris. LTD) 0.5 중량부, 첨가제로 분산제인 폴리에스테르계 분산제 2.29 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 1.0 중량부, 레벨링제로 플루오린계 계면활성제(Megaface F-475, 대일본잉크화학공업주식회사) 0.04 중량부, 용매로 부틸 카비톨 아세테이트 64.7 중량부, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 6.22 중량부, 메톡시 프로판올 5.95중량부, 및 부틸 셀로솔브 아세테이트 1.53 중량부를 혼합하였으며, 상기 혼합물을 5 시간 동안 교반하여 잉크젯용 잉크 조성물 을 제조하였다.

잉크젯 방법에 의해 각 화소부에 분사되는 G 열경화 잉크는 착색제로 피그먼트그린 #36 6.2중량부, 피그먼트옐로우 #150 4.13중량부, 알칼리 가용성 수지바인더로 벤질(메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산이 70:30의 몰비로 형성된 공중합체에 알릴글리시딜 에테르가 부가된 중합체(Mw = 11,000) 4.94 중량부, 관능성 모노머로 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 7.8 중량부, 아조아마이드계 열중합개시제(Vam-110, Wako Pure Chemical Industris. LTD) 0.5 중량부, 첨가제로 분산제인 폴리에스테르계 분산제 2.34 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.2 중량부, 레벨링제로 플루오린계 계면활성제(Megaface F-475, 대일본잉크화학공업주식회사) 0.04 중량부, 용매로 부틸 카비톨 아세테이트 56.3 중량부, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 8.74 중량부,　 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트8.81 중량부를 혼합하였으며, 상기 혼합물을 5 시간 동안 교반하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.

잉크젯 방법에 의해 각 화소부에 분사되는 B 열경화 잉크는 착색제로 피그먼트블루 #15:6 4.19중량부, 피그먼트바이올렛 #23 1.03중량부, 알칼리 가용성 수지바인더로 벤질(메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산이 70:30의 몰비로 형성된 공중합체에 알릴글리시딜 에테르가 부가된 중합체(Mw = 11,000) 5.0 중량부, 관능성 모노머로 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 15.2 중량부, 아조아마이드계 열중합개시제(Vam-110, Wako Pure Chemical Industris. LTD) 0.5 중량부, 첨가제로 분산제인 폴리에스테르계 분산제 3.1 중량부, 밀착촉진제인 3-메타아크릴옥시프로필트리 메톡시실란 1.0 중량부, 레벨링제로 플루오린계 계면활성제(Megaface F-475, 대일본잉크화학공업주식회사) 0.04 중량부, 용매로 부틸 카비톨 아세테이트 59.44 중량부, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 3.5 중량부, 메톡시 프로판올 3.5중량부, 및 부틸 셀로솔브 아세테이트 3.5 중량부를 혼합하였으며, 상기 혼합물을 5 시간 동안 교반하여 잉크젯용 잉크 조성물을 제조하였다.

이어서, 상기 제조한 R, G, B 열경화 잉크를 화소부에 토출 후 100℃에서 10분 동안 저온 열경화를 수행하였다. 마지막으로 200℃에서 60분 동안 고온 열경화를 수행하였다. 모든 과정이 종료된 후 도 8과 같이 R, G, B 3색의 잉크가 균일하게 채워져 있는 모습을 나타냈다.

실시예 2

실시예 1과 같은 방법으로 형성된 차광부 패턴을 100℃에서 3분 동안 가열한 후 100㎽/㎠의 세기로 1분 동안 UV 조사하여 차광부 패턴를 경화하였다. 이어서, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 화소부에 R 잉크를 토출하였다.

R 잉크에 대해 도 4과 같이 미퍼짐 없이 잘 채워진 것을 볼 수 있다.

이 경우, 잉크 토출 전 차광부의 두께는 1.83㎛였다. 잉크를 토출한 후 잉크와 차광부의 경화를 종료한 이후 차광부의 두께는 1.62㎛까지 감소하였다. 이때 화소부에 채워진 중앙에서의 잉크의 두께는 1.63㎛로, 차광부와 잉크의 두께 차이는 1% 이내였다.

비교예 1

실시예 1과 같은 방법으로 차광부 패턴을 형성한 후, 광경화와 저온 열경화 를 수행하지 않고 곧장 화소부에 R 잉크를 토출하였다. 차광부 패턴의 물질은 화소부에 토출된 잉크에 의해 녹는 현상이 발생하였다. 상기 차광부 패턴이 토출된 잉크에 의해 녹은 현상을 도 9에 나타냈다.

비교예 2

실시예 1과 같은 방법으로 차광부 패턴을 형성한 후, 저온 열경화 대신 200℃에서 60분 동안 고온 열경화를 수행하였다. 이어서, 화소부에 R 열경화 잉크를 토출하였다. 도 3에 나타난 것처럼 잉크가 퍼지지 않고 뭉쳐서 전체 화소부 내부를 균일하게 채울 수 없게 되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존 공정에서 차광부 패턴 형성시 포스트 베이크 과정을 수행하지 않음으로써 별도의 친잉크층을 구성하는 공정 없이 또한 복잡한 표면 처리 없이 화소부의 친잉크성을 유지하여 잉크 충진시 혼색과 색 빠짐, 미충진 및 얼룩이 없는 컬러필터를 제조할 수 있다. 또한 차광부 패턴 형성시 포스트 베이크 과정을 수행하지 않고 잉크 토출 후 차광부 패턴과 잉크를 동시에 고온 열경화 함으로써 차광부 두께 대비 진한 색을 구현할 수 있기 때문에, 색 구현을 위한 차광부의 두께를 줄일 수 있어 재료 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한 표면 평탄성이 확보된 우수한 컬러필터의 제조가 가능하므로, 차광부와 화소부의 두께 차이를 보상하기 위한 평탄화 공정이 생략되거나 또는 얇게 코팅하는 것이 가능하다. 따라서, 제조 공정을 단순화함으로써 대량 생산 및 경제성 향상을 도모할 수 있다.

Claims (19)

1. (a) 기판 상에 차광부 패턴을 형성하는 단계;

   (b) 상기 차광부 패턴을 광경화 및 열경화하는 단계:

   (c) 상기 차광부 패턴에 의하여 구획된 화소부에 잉크를 충진하는 단계; 및

   (d) 상기 차광부 패턴과 상기 잉크를 열경화하는 단계

   를 포함하는 컬러필터 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 단계는,

   (a1) 기판 상에 차광부 재료를 도포하는 단계;

   (a2) 상기 차광부 재료를 프리 베이크하는 단계; 및

   (a3) 프리 베이크된 차광부 재료를 선택적으로 노광 및 현상하는 단계

   를 포함하는 것인 컬러필터의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 플렉시블 기판인 것인 컬러필터의 제조방법.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 차광부 재료는 발잉크성인 것인 컬러필터의 제조방법.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 차광부 재료는 차광부 형성용 총 조성물 100 중량부에 대해 실리콘계 또는 플루오린계 계면활성제 0.01 내지 0.3 중량부, 조성물의 총 고형분 100중량부에 대해 착색 재료 20 내지 50 중량부, 바인더 폴리머 20 내지 50 중량부 및 가교제 20 내지 40 중량부를 함유하는 것인 컬러필터의 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 착색 재료는 카본블랙, 유기안료 혼합형 차광성 착색제, 카본블랙과 유기안료 혼합형 차광성 착색제를 혼합한 하이브리드형인 것인 컬러필터의 제조방법.
7. 청구항 2에 있어서, 상기 (a2) 단계의 프리 베이크는 50 내지 150℃에서 10 내지 1000초 동안 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 (b)의 차광부 패턴을 광경화 및 열경화는 기판의 상면 또는 기판의 상면과 배면에 동시에 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 (b)의 광경화는 UV를 50 내지 500 ㎽/㎠의 세기로 5 내지 500초 동안 조사하여 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 (b)의 열경화는 50 내지 150℃에서 10 내지 2000초 동안 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
11. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계는 2 종 이상의 잉크를 동시에 또는 연속적으로 충진하는 것인 컬러필터의 제조방법.
12. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계에서 각 잉크 토출 후 또는 모든 잉크 토출 후 광경화 또는 열경화를 추가로 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 광경화는 UV를 50 내지 500 ㎽/㎠의 세기로 5 내지 500초 동안 조사하여 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
14. 청구항 12에 있어서, 상기 열경화는 50 내지 150℃에서 10 내지 2000초 동안 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
15. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계에서 잉크 충진은 잉크젯 방법에 의하여 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 잉크는 광경화성 또는 열경화성 잉크인 것인 컬러필터의 제조방법.
17. 청구항 1에 있어서, 상기 (d)의 열경화는 200 내지 250℃에서 10 내지 200분 동안 수행하는 것인 컬러필터의 제조방법.
18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조된 컬러필터.
19. 청구항 18의 컬러필터를 포함하는 액정표시장치.

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