KR920010016B1 - 칼라필터와 그 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

칼라필터와 그 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시장치

제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 액정표시장치의 단면 개략도.

제2도는 본 발명의 한 실시예에 관한 칼라필터의 개략 프로세스.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 칼라필터를 사용한 액정표시장치의 개략단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 칼라필터의 개략 프로세스도.

제5도는 본 발명의 또다른 한 실시예에 관한 액정표시장치의 단면 개략도.

제6도는 본 발명의 또다른 한 실시예에 관한 칼라필터의 개략 프로세스도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 액정셀 40 : 전극

42a,42b,42c,72a,72b,72c : 차광막 48 : 염색기재

70 : 투명 전극

본 발명은 칼라필터와 그 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시장치에 관한 것이다.

최근, 액정표시장치는 그 저소비전력, 저중량 등의 잇점으로 인해 TV, OA 기긱의 디스플레이로서 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.

이같은 추세에서 액정표시장치에서 요구되는 것은, 표시장치의 대형화 또는 고품질인인 칼라표시화 등이다.

이에따라 액정표시장치용 칼라필터의 개발도 중요시 되어지게 되었다.

이 액정표시장치용 칼라필터에서 요구되는 것은 저가격으로 양산을 가능하게 하는 것이다.

종래에는 포토 리소그래피 기술을 사용한 염색법으로 액정표시장치용 칼라필터를 제조하고 있었다.

그러나, 이 방법에서는 많은 수의 포토 리소그래피 공정이 필요하여 매우 단가가 높았다.

그래서, 염색법에 의하여 저가격으로 양산이 가능한 인쇄법을 생각할 수 있다.

그러나, 인쇄법으로 형성된 칼라필터는 먼지등의 이물질의 침입에 의한 것 외에 제조방법에 따라 표면이 울퉁불퉁하였다.

칼라필터의 표면이 울퉁불퉁하면 칼라필터상에 설치하는 투명 전극 또는 배향막도 영향을 받아 배향이 흐트러져서 스레시홀도값 전압이 국부적으로 변화하는 등 표시품위를 손상시킨다.

따라서, 인쇄 칼라필터는 단가가 낮지만 실용화되지 못했다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 예를 들면, 일본특개소 61-3122호 공보, 일본특개소 61-3123호 공보에서 인쇄법으로 형성된 차색층 표면을 연마하여 평탄화시킴으로서, 투명 도전막등에 악영향을 끼치는 일 없이 칼라필터를 제조하는 것이 제안되어 있다.

즉, 기판 표면에 불투명부를 소정의 간격으로 인쇄형성하는 공정과, 이 불투명부 사이에 착색층을 인쇄형성하는 공정과, 이 착색층을 연마하여 평탄화하는 공정으로 된 액정칼라 표시소자의 제조방법이 제안되어 있다.

이에 따르면, 차색층 형성시에 착색층 표면이 울퉁불퉁하더라도 연마에 의해 표면을 평활하게 할 수 있어서, 액정표시장치에 적합한 칼라필터가 얻어진다.

일반적으로 칼라필터의 착색층은 유기수지에 염료 또는 안료가 혼합된 것이 사용되어 소정의 온도로 베이킹되어 형성된다.

이와 같은 착색층은 부드러워 두께 수 미크론등의 박막착색층을 평탄하게 연마하는 것을 대형기판이 될수록 곤란하다.

또한, 착색층을 직접 연마하면, 연마시에 기판에서 착색층이 박리될 때가 있다.

따라서, 칼라필터는 낮은 가격으로 양산하게 되지는 못했다.

그래서, 본 발명은 전술한 과제를 염두에 두고 이루어진 것으로서, 표면이 평활하고, 또한 값싸게 양산할 수 있는 칼라필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 칼라필터는 광투과성 기판과, 이 광투과성 기판 위에 설치된 광투과성을 가진 착색층과, 이 착색층 위에 순차적으로 적층된 복수의 수지층을 구비한 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 본 발명의 칼라필터 제조방법은, 광투과성 기판 위에 선택적으로 광투과성을 가진 착색층을 형성하는 공정과, 착색층 위에 착색층 보다도 내연마성이 높은 수지층을 형성하는 공정과, 이 수지층을 연마하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 본 말명의 액정표시장치는 투광성 기판 위에 칼라필터와 제1의 전극을 형성한 제1의 기판과, 제2의 전극을 형성한 제2의 기판과, 제1의 기판과 제2의 기판에 끼워진 액정 조성물과, 제1의 전극과 제2의 전극에 필요한 전압을 인가하는 구동장치를 구비한 액정표시장치에 있어서, 전술한 칼라필터가 광투과성을 가진 착색층과 이 착색층 위에 적층된 복수의 수지층을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

착색층을 인쇄로 형성한 칼라필터에서 착색층 위에 수지층을 형성하므로서, 표면을 평활하게 할 수 있다. 특히, 수지층을 다른 수지의 복수층으로 하므로서 각층에 기능을 분담시켜 착색층과의 접착성을 양호하게 할 수 있으며, 또한 투명 전극의 형성을 양호하게 할 수 있어, 예를 들면 투명 전극에 미세한 주름이나 미소한 입자형상의 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 착색층상의 수지층을 연마하므로서, 한층 더 평활화가 가능해진다.

수지층의 연마작업은, 착색층을 직접 연마하는 경우에 비하여 한층 용이하게 할 수 있다.

즉, 전술한 것처럼 대형기판에서 수미크론 두께인 착색층을 직접 연마하는 것은 착색층의 성질상, 제어가 매우 곤란하다.

그래서, 연마하기 어려운(이하, 내연마성이라 한다) 재료층을 착색층 위에 설치하고, 이 층을 연마하므로서 연마작업을 용이하게 할 수 있다.

각종 실험결과, 연마작업으로서는 폴리싱이 바람직하며, 또한 연마되어야 할 층으로서는 적어도 착색층 보다도 내연마성이 높을 필요가 있다.

연마작업으로서 래핑(Lpping)을 하면 착색층 표면을 거울면상으로 평활하게 할 수 있는데, 표시화 면의 대형화가 진행되고 있는 액정표시장치용 칼라필터에서는 단부에서 래핑의 치우침 때문에 칼라필터의 막두께가 달라져 버린다.

이에 비하여 브러시앞쪽끝, 섬유등으로 필요에 따라 연마재를 사용하여 표면을 문지르는 폴리싱은 표면이 안전한 거울면 상태가 될수록 연마하기는 어렵지만, 배향막에 가장 악영향을 미치는 볼록한 부분에서 평균적으로 연마를 하므로 본 발명의 연마에 적합하다.

본 명세서 중에서 내연마성이 높다는 것은 브리넬경도, 록크웰경도등의 단순한 경도가 아니라, 인장강도, 탄성률 등의 요인도 포함되어 있어서 동일조건하에서 같은 정도로 연마하는데 필요한 시간의 대소에 따라 비교되는 것이다.

따라서, 내연마성이 낮은 재료란 용이하게 연마되는 재료이며, 이와 같은 내연마성이 낮은 재료로 평활층을 형성하면, 착색층을 직접 연마하는 것과 마찬가지로 연마를 제어하는 것이 곤란해진다.

또한, 반대로 내연마성이 높은 재로로 평활층을 형성하면 연마에 많은 시간을 필요로 하여 제조효율이 나빠져 버린다.

따라서, 평활층은 적어도 착색층보다도 내연마성을 높게 할 필요가 있는데, 바람직하게는 청색판 유리와 동등하거나 또는 청색판 유리 보다도 내연마성이 높은 것으로 하는 것이 좋다.

이와 같이 착색층에 비하여 내연마성이 높으며, 또한 액정표시장치용 칼라필터로서 사용될 수 있는 것으로서, 예를 들면 에폭시계 수지, 폴리아미드계 수지, 실리콘계 수지, 또는 이러한 수지를 합한 것 등이 있다.

이러한 수지는, 도포후 가경화시킨 뒤에 연마하고, 그 뒤 본경화시키므로서 연마작업을 용이하게 실현시킬 수 있다.

또한, 착색층위에 연마되어야 할 수지층을 직접 설치하여 연마하는 경우에는 수지층이 착색층에서 박리되거나 또는 뜨는 경우가 있다.

이 경우, 착색층과 연마되어야 할 수지층 사이에 접착층을 형성하므로서 이것을 개선시킬 수 있다. 접착층에서 요구되는 것은 착색층과의 접착성, 연마되어야 할 수지층의 접착성을 겸비하는 것이다.

일반적으로 젖는 성질이 양호하다면 접착층은 양호하며 뜨는 일등이 없으므로, 각종 재료에서 젖는 성질을 다음과 같은 방법으로 판단하였다.

착색층을 형성하는 수지 및 전술한 연마해야 할 수지로 투명기판상에 평활한 막을 형성하고, 이 막위에 접착층을 형성하는 용액을 적하시켰을 때의 막과의 접촉각의 측정 또는 적하후의 퍼짐속도를 측정하여 판단하였다.

이 결과, 접촉층으로서는 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리아미드계 수지 등이 적합하였다.

접착층의 막두께는 공기의 혼입을 억제하기 위해 박막으로 하는 편이 좋다.

또한, 칼라필터의 착색층은 정밀도가 높은 클린룸 등에서 제조하지 않는 한 크고 작은 다양한 이물질이 섞여 있다.

이 먼지등의 이물질 속에는 칼라필터의 화소에 영향, 또는 액정셀의 갭에 영향을 주는 크기인 것도 있어서, 불량율 감소를 위해서도 이와 같은 이물질은 제조도중에 제거하는 것이 바람직하다.

내연마성을 가진 수지층을 폴리상에 의해 연마하면, 우선 먼지등의 이물질이나 제조공정의 영향에 따른 볼록한 부분이 중점적으로 연마된다.

또한, 연마작업을 계속하면 볼록부분의 수지층에서 착색층이 노출된다.

착색층은 수지층에 비하여 내연마성이 낮으므로 오목한 부분의 수지층에 비하여 빠른 속도로 연마된다.

따라서, 착색층이 노출될 때까지 연마하면, 수지층을 볼록한 형상으로 할 정도의 크기인 먼지등이 이물질이 있었던 경우, 이물질은 연마에 의해 깍여서 제거된다.

이와 같은 경우, 먼지등의 이물질 제거에 따라 발생된 오목한 부분은 별도의 다른 수지층을 형성시켜 메우므로서 표면이 보다 평활한 칼라필터로 할 수 있다.

이와 같이 하므로서 다소의 먼지가 있더라도 정밀도가 높은 칼라필터를 얻을 수 있어서 각별히 청정도가 높고 클린룸 등의 설비가 피요없이 용이하게 낮은 단가로 양산이 가능해진다.

제1도는 본 발명에 관한 실시예 1를 나타내고 있다.

이 실시예 1에서는 비선형 소자로서 MIM(Metel-Insulator-Metal) 소자를 사용한 액티브 매트릭스형 액정표시소자가 나타나 있다.

제1의 기판(1)에서는, 투광성기판(2) 위에 차광막(14), 착색층(4)으로 된 칼라필터가 형성되고, 이 위에 오버코트층(3)이 설치되어 있다.

그리고, 오버코트층(3) 위에는 ITO(Indium-Tin-Oxide) 막이 두께 0.2-0.4㎛, 바람직하게는 0.25㎛의 두께로 스퍼터링에 의해 형성되고, 이것이 포토리소그래피법에 의해 착색층(4)에 대응하여 스트라이프 형상으로 가공된 투광성인 전극(5)이 설치되어 있다.

그리고, 재차 이들 표면에는 배향막(7)이 설치되어 있다.

또한, 제2의 기판(6)에는 투광성기판(8)위에 매트릭스형으로 배치된 화소전극(12)이, 또한 하소전극(12)사이에는 제1의 기판(1)의 전극(5)와 직각으로 교차하는 배선(10)이 배치되어 있다.

또한, 개개의 화소전극(12)과 배선(10) 사이에는 양자를 전기적으로 접속하는 MIM소자(도시하지 않음)가 배치되어 있다.

또한, 이러한 표면에는 제1의 기판(1)과 마찬가지로 배향막(13)이 설치되어 있다.

그리고, 제1의 기판(1)과 제2의 기판(6)과는 스트라이프 형상의 화소(5)와 화소전극(12)이 대향하도록 배치되고, 그 간극에는 배향막(7)과 배향막(13) 사이에서 액정분자가 연속적으로 90° 비틀린 액정층(16)이 배치되어 있다.

또한, 제1의 기판(1)과 제2의 기판(16)의 외면에는 각각 편광판(18)(20)이 배치되어 트위스티드 네마틱형의 액정표시기를 구성하고 있다.

이 실시예에서의 칼라필터의 제조공정을 제2도를 참조하여 설명한다.

제2a도에서 예를 들면 유리로 된 광투과성 기판(2) 위에 감광성 염색기재(22)가 두께 0.8-1.2㎛ 정도의 두께로 도포된다.

이어서, 제2b도에서 감광성 염색기재(22) 위에 도시하지 않은 마스크가 배치되고, 그 마스크상에서 적외선이 조사된다.

그러면, 가교반응에 의해 감광성 염색기재(22)에 숨은 이미지(Latent image)(24)가 형성된다.

제2c도에서 감광성 염색기재(22)가 나타나 소정의 규칙성이 있는 트여진 부분(26)을 가진 수지막(28)이 형성된다.

제2d도에서, 수지막(28)이 베이킹에 의해 고화된 뒤, 브락크 181(일본화학제품)의 초산산성액으로 염색처리되어 차광막(14)이 형성된다.

여기에서, 차광막(14)은 염료를 흡착하므로, 수지막(28)에 비하여 두께가 1.5㎛ 정도까지 증대된다.

차광막(14)은 탄닌산 및 토주석(tartar emetic)을 포함한 용액중에서 고착처리된다.

이어서, 제2e도에서 적(R), 녹(G), 청(B) 등 착색층(4)이 트여진 부분(26)에서 각색의 안료를 포함한 수지잉크(4R), (4G), (4B)가 순차 인쇄된다.

착색층(4)은 베이킹으로 고정된다.

이와 같이 형성된 칼라필터(4)는 약 2㎛의 깊이로 울퉁불퉁한 형상으로 형성된다.

제2f도에서 제1의 수지층(3a)이 셀로솔브아세테이트를 용매로서 함유한 아크릴 수지의 스핀코트에 의해 두께 1.0-2.5㎛ 바람직하게는 1.5㎛로 형성된다.

제1의 수지층(3a)은, 90-120℃의 수분에서 수십분간 가열되어 용매의 일부가 발열되고 고화된다.

또한 완전히 고화시키면, 나중에 형성하는 제2의 수지층의 에폭시 수지와의 젖는 성질이 나빠지므로, 이와 같은 가열조건으로 한다.

그리고, 아크릴계수지인 제1의 수지층(3a) 위에 제2의 수지층(3b)이 셀로솔브아세테이트를 용매로서 포함한 에폭시 수지의 스핀코트에 의해 두께 1.5-3.0㎛, 바람직하게는 2.0㎛로 형성된다.

제1수지층(3a)와 제2의 수지층(3b)은 오버코트층(3)을 형성하고 있다.

이어서, 180℃로 100분간 가열되고 제2의 수지층(3b)이 완전히 고화되어 칼라필터가 얻어진다.

본 실시예에서는 오버코트층(3)으로서 착색층(4)과 접촉하는 제1의 수지층(3a)이 차색층의 수지 잉크와의 젖는 성질이 양호한 아크릴계 수지로 만들어지고, 제2의 수지층(3b)이 ITO 막이 안정되게 형성될 수 있는 에폭시 수지로 만들어져 있으므로, ITO 전극이 형성되었을 때 미세한 주름이나 미소한 입자가 발생되는 결격을 방지할 수 있다.

또한, 오버코트층의 표면은 완만한 기복이 있는데, 높이의 차이는 0.5㎛이내이다.

비록 착색층(4)이 울퉁불퉁한 것이 4㎛라도 오버코트층을 피복한 상태에서는 울퉁불퉁한 것이 0.5㎛ 이내로 평활면에 형성된다.

또한, 제1의 수지층은 바탕인 착색층의 울퉁불퉁한 형상이 크며, 공기의 혼입에 의한 울퉁불퉁한 형상이 형성되기 쉬우므로, 막 두께는 얇은 쪽이 바람직하며, 또한 제2의 수지층은 두꺼운 쪽이 좋다.

또한, 제2의 수지층으로서는 에폭시 수지 이외에 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 멜라민계 수지, 실리콘 수지를 사용할 수 있다.

또한, 제1 및 제2의 각층을 수지로 형성하였으므로, 무기재료에 의한 오버코트층에 비하여 생산성이 높으며, 또한 평활화의 작용이 우수하며, 그리고 싼 값으로 작성할 수 있다.

또한, 무기재료에 의한 오버코트층에서는 고온 프레스를 필요로 하여 칼라필터의 특성을 약화시키는 경우가 있는데, 유기수지층에 의한 오버코트층에서는 이와 같은 문제는 없다.

제5도에서 본 발명에 관한 제2의 실시예가 나타나 있다.

이 실시예에서는 비선형소자로서 TFT(Thin-Film-Transistor) 소자를 사용한 액티브 매트릭스형 투과형 액정표시 소자가 나타나 있다.

한쪽의 투과성 기판(62b)위에는 서로 직각으로 교차하도록 배치된 신호선(33)과 주사선(도시하지 않음)이 형성되고, 그들의 교차점에 TFT 소자(도시하지 않음) 및 화소전극(36)이 배치되어 있다.

그리고, 이들 위에는 배향막(68b)이 설치되어 있다. 또한, 다른쪽의 투과성 기판(62a) 위에는 차광막(82), 착색층(72)이 형성되고, 이 위에 제1의 수지층(74), 제2의 수지층(76), 투명전극(70) 및 배향막(68a)이 설치되어 있다.

그리고, 기판(62a),(62b)과는 전극(70)과 화소전극(36)이 대향하도록 배치되고, 그 간극에 배향막(68a)와 (68b) 사이에서 액정분자가 연속적으로 90° 비틀린 액정층(64)이 배치되어 있다.

또한, 기판(62a), (62b)의 외면에는 각각 편광판(61a),(61b)이 배치되고, 트위스티드 네마틱형의 액정표시기를 구성하고 있다.

상술하면, 투과성 기판(62a) 위에 표시 콘트라스트 향상등을 위해 차광막(82)이 간격적으로 설치되고, 이 차광막(82)의 간격에 적, 청, 녹등 착색층(52)이 각각 설치되고 있다.

이 차광막(82) 및 착색층(72)에 셀로솔브 아세테이트를 포함한 아크릴수지로 형성된 접착층으로서 제1의 수지층(74)이 그리고, 셀로솔브 아세테이트를 함유한 에폭시수지에 의해 표면 평활용으로 형성된 제2의 수지층(76)이 설치되어 있으며, 이 제2의 수지층(76)의 볼록한 부분이 착색층(72)이 노출될 정도로 연마되므로서 평활한 면이 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 칼라필터에서는 착색층(72)이 많이 울퉁불퉁해도 칼라필터의 표면은 평탄해져서 칼라필터상에 투명전극(70) 또는 배향막(68a)의 형성이 용이하다.

이어서 이 칼라필터의 제조방법에 대하여 제6도를 참조하여 설명한다.

광투과성 기판(62a)에 감광성 역색기재(78)를 1.0미크론인 막두께로 도포한다.

이 투광성 염색기재(78)의 막두께는 0.8-1.2미크론 정도라면 충분하다.

이 감광성 염색기재(78)에 마스크상에서 자외선을 조사하여 가교반응에 따라 제6도에 나타낸 것처럼 간격적으로 숨은 이미지(80)을 형성한다.

그리고, 숨은 이미지(80)를 남겨서 감광성 염색기재(78)을 제거하고, 이 숨은 이미지(82)를 베이킹한 뒤에 염료로서 예를들면 브락크 181(일본화약 제품)에 따라 염색처리를 하고, 또한 탄닌산과 토주석을 함유한 용액에 의해 고착 처리를 하여 제6b도에 나타낸 것처럼 차광막(82)을 얻는다.

이어서, 제6c도에 나타낸 것처럼 순차 인쇄법에 따라 적,청,녹등 착색층(72a),(72b),(72c)를 형성하고, 베이킹하므로서 착색층(72a),(72b),(72c)를 고착시킨다.

이 상태에서 착색층(72a),(72b),(72c)는 이 물질의 침입이나 인쇄법의 기술적 문제에 따라 2.0~5.0미크론 정도의 불규칙적으로 울퉁불퉁한 부분이 있다.

여기에서, 착색층(72a),(72b),(72c)는 알키드수지에 필요로 하는 분광특성이 얻어지도록 복수의 안료를 10-20% 혼합하여 제작한 것을 사용하였다.

이어서 착색층(72a),(72b),(72c) 및 차광막(82) 위에 제6d도에 나타낸 것처럼 0.2미크론의 막두께로 셀로솔브 아세테이트를 함유한 아크릴 수지를 스핀코트로 도포한다.

그 뒤 100°에서 10분간 가열하여 제1의 수지층(74)은 고화시킨다.

이 셀로솔브 아세테이트를 함유한 아크릴 수지는 각종 착색층(72a),(72b),(72c)에 대하여 양호한 젖는 성질을 나타내는데, 본 실시예에서는 접착층으로서 작용하는 제1의 수지층(74)은 설치하므로서 착색층(72a),(72b),(72c) 위에 별도의 층을 형성하기가 용이하므로 양호하게 밀착한다.

여기에서, 셀로솔브 아세테이트를 함유한 아크릴 수지를 사용했지만, 이외에 알키드 수지, 폴리아미드 수지 등이라도 좋다.

제1의 수지층(74) 위에 고형분 40%의 셀로솔브 아세테이트를 함유한 에폭시 수지로 된 제2의 수지층(76)을 제6e도에 나타낸 것처럼 1.0미크론 막두께가 되도록 스핀코트로 도포하고, 100℃로 10분간 가열하여 가경화시킨다.

이 제2의 수지층(76)의 막두께는 0.5-2.0미크론 정도의 막두께라면 연마후에, 칼라필터의 표면을 충분히 평탄하게 할 수 있다.

통상 고형분 40%의 셀로솔브 아세테이트를 포함한 에폭시 수지라면 160℃로 30분간 가열하면 충분히 경화되는데, 가경화시킨 정도의 에폭시 수지층(76)이 연마작업에 가장 적합한 내연마성을 가지고 있으므로 전술한 조건으로 경화시켰다.

또한, 제1의 수지층(74)의 용제와 제2의 수지층(76)의 용제를 동일하게 하는 예를 들어 양자 모두 용제로서 셀로솔브 아세테이트를 사용하므로서 양층의 젖는 성질(도포용이)이 양호해지는 동시에 접합강도가 충분히 확보된다.

그 뒤, 연마제로서 세리아(CeO) 분말(입자지름 0.8-1.5미크론인 미쓰이 금속제)을 사용하여 30g/㎠의 압력으로 15분 연마한다.

연마기술에는 대별하여 래핑과 폴리싱이 있는데 본 실시예에서의 연마는 큰 면적이라도 연마 불균일이 적은 폴리싱을 채택하는 것이 바람직하다.

전술한 정도의 연마에 따라 제6f도에 나타낸 것처럼 착색층(72a), (72b), (73c)의 볼록부가 일부 제2의 수지층(76)에서 노출되는 상태가 되어, 표면은 매우 평탄한 것으로 할 수 있는데, 압력은 10-5g/㎠, 연마시간은 15-20분 정도로 양호해진다.

이 연마공정 후, 제2의 수지층(76)을 완전 경화시켜서 칼라필터를 얻는다.

이와 같은 상태로 칼라필터 표면에 스퍼터링에 의해 ITO를 2000Å 정도 피착시켜 투면전극(70)을 형성하고, 이어서 백향막(68a) 등을 설치한다.

이상, 상술한 것처럼 본 실시예의 액정표시 장치용 칼라필터에서는 칼라필터 표면을 매우 평탄하게 할 수 있으므로, 염색법에 한정되지 않고 인쇄법 등에 따라 칼라필터를 형성할 수 있으므로, 칼라필터의 제조가 용이해지는 동시에 칼라필터의 단가를 저감시킬 수 있다.

또한, 표면이 칼라필터이므로 스퍼터링에 의한 투명전극(70)의 형성이나 배향막(68a)의 형성이 용이한 동시에 투명전극(70)이나 배향막(68a)의 평탄성 고품질의 화상표시가 가능한 액정표시 장치로 할 수 있다.

평활층의 막두께가 극단적으로 두꺼우면 칼라 액정표시 장치로한 경우에 비스듬하게 본 경우 칼라필터 무효부의 그늘속으로 들어가 버리거나 또는 혼색이 발생되어 버린다.

따라서, 착색층의 울퉁불퉁함을 해소할 수 있는 최저항의 막두께 1.0미크론에서 3.0미크론으로 비교적 얇은 막두께로 형성하므로서, 이 변조량이 없는 양질의 화상을 얻을 수 있는 액정표시 장치용 칼라필터로 할 수 있다.

여기에서는 제2의 수지층(76)을 형성할 때 1.0미크론으로 비교적 박막형태로 도포하였지만, 3.0-10.0이크론으로 비교적 두껍게 도포하면, 착색층(72a),(72b),(72c)까지 연마할 필요없이 착색층을 연속적으로 덮을 수 있다.

따라서, 착색층(72a),(72b),(72c) 속에 이물질이 혼합되어 있어도 이물질을 연마작업을 깎아내지 않고 연마후의 제2의 수지층(76)의 표면은 그 자체가 충분히 평활한 것이 된다.

여기에서는 칼라필터에 차광막(82)이 있는 예를 나타냈는데, 이 차광막(82)은 착색층(72)위에 설치된 것이라도 좋으며, 또한 다른쪽의 기판(62b) 쪽에 설치된 것이라도 좋다.

제3도는 광투과 트위스트 네마틱형 TFT 액정표시 장치의 액정셀 부분의 개략 단면도로서 제2의 실시예와는 칼라필터쪽의 구성이 다르다.

투광성 기판(32a)의 액정층(34)의 끼워진 면에도 표시의 콘트라스트 향상이나 박막 트랜지스터의 보호등의 목적으로 흑색의 차광막(48)이 간격적으로 형성되어 있다.

그리고, 이 흑색의 차광막(48) 사이에 적,청,녹등 착색층(42a),(42b),(42c) 표면에는 셀로솔브 아세테이트를 함유한 에폭시 수지가 제1의 수지층(44)으로서 설치되어 있다.

이 제1의 수지층(44)은 표면이 폴리싱 되어 착색층(42a),(42b),(42c)이 일부 표면에 노출되어 있다. 그리고, 이 위에는 제2의 수지층(46)이 설치되어 있다.

액정셀(30)의 TFT를 형성한 쪽의 기판(32b)의 신호선(33) 및 칼라필터를 형성한 쪽의 기판(32a)의 전극(40)은 액정셀(30)의 외부로 인출되어 있으며, 이들 신호선 및 전극은 필름형 회로기판상에 구동용 집적회로 소자가 설치되어진 구동회로장치(도시하지 않음)이 이방성 전도막으로 접속되어 액정표시 장치가 구성되어 있다.

이어서, 이 칼라필터의 제조방법에 대하여 제4도를 참조하여 설명한다.

투광성 기판(32a)의 감광성 염색기재(48)를 두께 1.0미크론의 막두께로 도포한다.

이 감광성 염색기재(48)의 막두께는 0.8-1.2미크론 정도라면 충분한 차광 효과를 얻을 수 있다.

이 감광성 염색기재(48)위에 마스크를 설치하고, 자외선을 조사하여 가교반응에 따라 제4a도에 나타낸 것처럼 소정의 간격을 가진 숨은 이미지(50)를 얻는다.

이 숨겨진 이미지를 남겨서 감광성 착색기재(48)를 제거한 뒤에 숨은 이미지(50)를 베이킹하고, 흑색염료로서 예를 들면 부락크 181로 숨은 이미지(50)를 염색하고, 재차 탄닌산과 토주석을 함유한 용액으로 고착처리를 하여 제4b도에 나타낸 것 같은 차광막(52)을 얻는다.

이어서, 제4c도에 나타낸 것처럼 순차 인쇄법으로 적,청,녹등 염료를 함유한 수지를 차광막(52) 사이에 피착시켜 베이킹하므로서 착색층(42a),(42b),(42c)을 형성한다.

여기에서는 일반적으로 사용되는 알키드 수지에 필요로 하는 분광특성을 얻을 수 있도록 복수의 안료를 10-20% 정도 혼합한 것을 사용하였다.

이 상태에서 착색층은 2.0-5.0미크론 정도로 불규칙적으로 울퉁불퉁하다.

이 착색층(42a),(42b),(42c)도는 차광막(52) 위에 제4b도에 나타낸 것처럼 고형분 40%인 셀로솔브 아세테이트를 함유한 에폭시 수지를 스핀코트에 의해 1.0미크론의 막두께로 도포하여 100℃로 10분간 가경화시켜 제1의 수지층을 형성한다.

이어서, 연마제로서 세리아(CeO)분말(0.8-1.5미크론인 미쓰이 금속제)을 사용하여 30g/㎠의 압력하에서 15분간 폴리싱하여 연마한다.

이 연마에 의해 내연마성이 높은 제1의 수지층(44)의 볼록한 부분이 중심적으로 연마된다.

따라서, 제1의 수지층(44)의 볼록부는 연마에 의해 제거된다.

그리고, 착색층(42a),(42b),(42c)의 노출된 부분은 제1의 수지층(44)에 비하여 내연마성이 낮으므로, 제1의 수지층(44)보다도 빠른 속도로 연마된다.

따라서, 15분간 정도의 연마에 의해 착색층(42a),(42b),(42c)의 일부가 노출되어 평활화된다.

여기에서는 연마조건을 압력 30g/㎠, 연마시간 15분으로 하였는데 전술한 제1의 수지층(44)을 설치한 경우 압력 10-15g/㎠, 연마시간은 15-20분에서 양호한 표면이 된다.

그런데, 칼라필터속에 혼입된 먼지(48)등의 이물질이 있으면, 이것이 연마시에 제거되어 표면의 일부에는 제4e도에 나타낸 것같은 오목부분(49)이 형성된다.

그래서 제1의 수지층(44)을 완전하게는 경화시키지 않은채 제4f도에 나타낸 것처럼 제1의 수지층(44)과 양호한 젖는 성질을 나타내는 에폭시 수지를 스핀코트에 의해 3.0미크론의 막두께로 도포하여 제2의 수지층(46)을 형성하고, 최후에 완전히 경화시켜서 칼라필터를 얻는다.

이와 같은 칼라필터 표면에 ITO를 2000Å의 막두께가 되도록 스퍼터링에 의해 피착시켜서 투명전극(40)을 형성하고 재차 배향막(38a)을 설치한다.

이와 같이 본 실시예의 칼라필터에서는 착색층(42a),(42b),(42c)속에 혼입된 칼라필터에 영향을 줄 정도의 먼지등의 이물질을 제거할 수 있으며, 또한 먼지나 이물질을 제거한 뒤에도 충분히 평활하게 되도록 처리하므로서, 표면성이 뛰어난 칼라필터로 할 수 있다.

따라서, 인쇄법을 이용할 수 있으므로 종래에 비하여 칼라필터의 단가를 충분히 저감시킬 수가 있다.

또한, 칼라필터 위에 투명전극 및 배향막을 설치하더라도 종래 이상의 표면성이 좋은 배향막을 얻을 수 있다.

따라서, 액정층(1)이 불균일하지 않게 동작시킬 수 있어서 고품질인 화상표시가 가능한 액정표시 장치로 할 수가 있다.

또한, 제2의 수지층에 의해 투명전극이 스트라이프형인 액정표시 장치에 있어서도 액정층과 칼라필터의 착색층의 접촉을 피할 수 있어 양자의 약화가 방지되어 신뢰성 높은 액정표시 장치를 실현시킬 수 있다.

또한, 제2의 수지층은 전극과의 밀착성이 좋은 재료, 제1의 수지층은 연마에 적합한 재료로 형성하는 등 각각의 층에 기능을 분담시킬 수 있어서 제조상의 용이함, 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

우선 제1의 수지층의 막두께를 여기에서는 1.0미크론을 하였지만, 이 막두께는 1.0-3.0미크론 정도라면, 착색층 속의 먼지등의 이물질을 용이하게 단시간에 제거할 수 있으며, 또한 넓은 시야각에서 혼색의 우려가 없는 칼라필터로 할 수가 있다.

또한, 본 실시예에서는 제1의 수지층을 직접 착색층상에 형성하였지만, 앞서 기술한 제2의 실시예와 같이 제1의 수지층과 착색층 사이에 접착층을 개재시켜도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 차광막을 설치한 뒤에 이 제2의 수지층을 재차 연마하므로서 평활성이 한층 더 뛰어난 칼라필터로 할 수 있다.

전술한 각 실시예에서는 액정표시 장치를 예로 들어 설명했지만, 본 발명의 칼라필터는 촬상장치의 칼라필터에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 값이 싸고 또한 표면이 평활한 칼라필터를 얻을 수 있다.

따라서, 액정표시 장치에 이용한 경우, 칼라필터의 표면이 울퉁불퉁하지 않은 고품질인 화상을 얻을 수 있다.

Claims (19)

1. 투광성 기판과, 이 투광성 기판상에 설치된 투광성을 가진 착색층과, 이 착색층상에 순차적층된 제1 및 제2의 수지층 및 이 수지층상에 적층된 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 칼라필터.
2. 제1항에 있어서, 칼라필터에서 제1 및 제2의 수지층중 어느 한쪽의 표면이 연마되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라필터.
3. 제2항에 있어서, 칼라필터에서 표면이 연마된 수지층은 착색층에서 내연마성이 높은 것을 특징으로 하는 칼라필터.
4. 제2항에 있어서, 연마된 층이 착색층을 불연속적으로 덮은 것을 특징으로 하는 칼라필터.
5. 제2항에 있어서, 연마된 층이 착색층을 연속적으로 덮은 것을 특징으로 하는 칼라필터.
6. 제2항에 있어서, 연마된 층이 제1의 수지층인 것을 특징으로 하는 칼라필터.
7. 제2항에 있어서, 연마된 층이 제2의 수지층인 것을 특징으로 하는 칼라필터.
8. 제7항에 있어서, 연마된 층위에 제3의 수지층을 구비한 것을 특징으로 하는 칼라필터.
9. 제1항에 있어서, 제1의 수지층이 아크릴 수지, 제2의 수지층이 에폭시 수지로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터.
10. 제3항에 있어서, 연마된 층이 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 실리콘계 수지, 또는 이러한 수지의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터.
11. 제7항에 있어서, 제1의 수지층이 아크릴계 수지, 알키드 수지, 폴리아미드계 수지로 된 것을 특징으로 하는 칼라필터.
12. 투광성 기판위에 칼라필터와 제1의 전극을 형성한 제1의 기판과, 제2의 전극을 형성한 제2의 기판과, 제1의 기판과 제2의 기판에 끼워진 액정조성물과, 제1의 전극과 제2의 전극에 필요로 하는 전압을 인가하는 구동장치를 구비한 액정표시 장치에 있어서, 칼라필터는 광투과성을 가진 착색층과, 이 착색층상에 적층된 복수의 수지층을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
13. 투광성 기판위에 광투과성을 가진 착색층을 인쇄하여 형성하는 공정과, 착색층 위에 착색층 보다도 내연마성이 높은 수지층을 형성하는 공정과, 수지층을 연마하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 칼라필터의 제조방법에서 수지층을 형성하는 공정은 스핀코트법에 의해 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
15. 제13항에 있어서, 연마하는 공정이 폴리싱인 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
16. 제13항에 있어서, 수지층을 형성하는 공정이 수지를 도포하는 공정과, 이 수지를 가경화시키는 공정을 포함하며, 또한 수지층을 연마하는 공정뒤에 수지를 본경화시키는 공정을 부가한 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
17. 제13항에 있어서, 수지층을 형성하는 공정은 제1 및 제2의 수지층을 형성하는 공정을 포함하며, 제1 및 제2의 수지층은 동일한 용매를 포함한 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
18. 제15항에 있어서, 제1의 수지층은 아크릴수지, 제2층은 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
19. 제18항에 있어서, 용매로서 셀로솔브 아세테이트를 사용한 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.

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