KR960005891B1 - 마이크로일렉트로닉스용 광 필터 - Google Patents
마이크로일렉트로닉스용 광 필터Info
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Abstract
내용 없음.
Description
[발명의 명칭]
마이크로이렉트로닉스용 광 필터
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명의 방법 및 재료를 사용하는 비데오카메라 및 유사 장치용 모놀리식 집적 색필터 및 센서의 개략도이고,
제 2 도는 본 발명의 방법 및 재료를 사용하는 비데오카메라 및 유사 장치용 하이브리드 색필터 및 센서의 개략도이고,
제 3 도는 제1도 및 제2도에 나타낸 것과 같이 색필터 및 센서가 합체된 비데오카메라 및 모니터의 개략도이고,
제 4 도는 종래의 색필터 제조 방법의 작업 계통도이고,
제 5 도는 본 발명의 색필터 제조 방법의 작업 계통도이고,
제 6 도는 본 발명의 모놀리식 집적 필터를 사용한 액정 평판 디스플레이의 개략도이고,
제 7 도는 하이브리드 필터 구조를 사용한 또다른 평판 디스플레이의 개략도이고,
제 8 도는 또다른 평판 디스플레이의 개략도이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술 분야]
근년, 광을 방출하거나 또는 어떤 방법으로든지 광을 변조하거나, 또는 특정 스펙트라의 광을 감지 또는 방출하는 전자 장치가 다수 개발되어 왔다. 마이크로 이렉트로닉스 산업, 특히 비데오카메라, 평판(flat panel) 디스플레이 및 기타 장치에는 유색광을 감지 또는 방출할 수 있는 능력이 요구된다. 전형적으로 이러한 능력은 모놀리식 직접 구조로서 집적 또는 "하이브리드"기술에 의해 장치내로 필터를 합체시킴으로써 성취된다. 본 발명은 색필터를 합체시킨 전자 장치, 필터 제조 방법 및 제조된 신규 필터에 관한 것이다.
[배경 기술]
필터가 있는 종래의 장치는 미합중국 제4,355,087호에 공지되어 있다. 대표적인 종래의 필터 제조 기술은 미합중국 제4,315,978호에 기재되어 있다. 이 필터들은 필터의 소자들 사이에 보호층을 사용하는 다단계 공정을 필요로 한다. 그 결과, 필터의 상이한 색소들은 분리된 레벨상에 있게 된다. 엔. 키오 케(N, Kioke) 등의 "열 및 직접 색필터(Heat-and-integrated Color Filters)" 및 케이. 파룰스키(K. Parulski)의 "원-칩 카메라용 색 필터 및 대체 장치 처리(Color Filters and Processing Alternatives For One-Chip Cameras)", IEEE Transaction on Electron Devices, vol. Ed-32, no. 8(1985년 8월)에는 비데오카메라 및 유사 장치에 색필터를 사용하는 것에 대해 기재되어 있으며, 본 명세서에 참고로 기재하였다.
[발명의 설명]
본 발명자들은 모든 필터 소자들을 동일 레벨상에 위치시키는 색필터 제조방법을 개발하였다. 보호층이나 평탄화(planarizing) 층이 필요치 한다. 본 발명의 방법은 중합체 중에 적어도 부분적으로 용해될 수 있는 염료를 함유하는 중합체와 염료의 혼합물을 사용한다. 중합체 및 염료 용액은 우수한 피막 보전성(film integrity)을 갖는 박막으로서 도포된다. 피막은 연속적이고, 균일하며, 전자 장치에 적합한 우수한 기계적, 화학적 및 전자적 특성을 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 중합체 및 염료는 약 0.1 미크론에서 25 미크론 또는 그 이상의 두께로 일관되게 도포될 수 있다. 중합체 및 염료는 선택된 특정 파장 범위에서 높은 색분리기능을 갖는다. 색소는 적색, 녹색, 청색 또는 기타 황색, 시안, 마젠타와 같은 통상적인 색소가 될 수 있다. 본 발명의 재료로 제조된 필터는, 예를 들면 줄무늬나 체커판 배열로 도포하고 비데오카메라 및 비데오 디스플레이용이 색화소(color pixel)을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 재료는, 예를 들면 사진용 단일 색 필터를 형성하는데 사용될 수도 있다. 형성된 필터는 가시 영역 파장 및 비가시 영역 파장, 예를 들면 적외선 및 자외선 파장 모두에서 임의의 특정 광스펙트라용으로 사용될 수 있다.
본 발명은 폴리아미드산(polyamic acid)과 같은 중합체 전구체 또는 기타 PMMA와 같은 중합체, 및 극히 양호한 절연성, 양호한 접착성, 통상의 포토레지스트 시스템을 갖는 습식 및 건식 현상 특성을 가지며 소정의 파장, 예를 들면 적색, 청색 및 녹색을 창조하는 파장에서는 매우 높은 광 투과율을 갖지만 원치 않는 파장에서는 매우 높은 광반사율을 갖는 균일한 코팅을 형성하는 가용성 염료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 코팅 재료는 전자 및 전기 장치에 적합한 피막 두께를 갖고, 상기 전기 및 전자 장치에 알맞는 매우 높은 분리능을 갖는다. 8미크론 이하의 작은 소자들은 패턴화될 수 있다. 광흡수 피막은 극히 양호한 열 안정성, 화학약품 안정성 및 노화 안정성을 나타내고, 전기 또는 전자 장치의 일체화된 부분으로서 잔존할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 필터는 비데오카메라에서 서어비스 기간 동안 여러히 안정하며 일관된 색 투과율을 제공할 것이다. 우수한 내화학약품성은 우주 탐험시 직면하게 되는 저압 및 저중력을 포함하는 최악의 환경이나 부식성 환경에 특히 유용하다.
본 발명의 재료는 유리, 규소, 이산화규소, 알루미늄, 질화규소 및, 예를 들면 폴리이미드류와 같은 중합체 및 포토레지스트를 포함하는 통상적인 기판에 대해 우수한 접착성을 제공한다. 본 발명의 재료는 고온에서의 소성과 같은 통상적인 방법에 의해 경화시키거나, 또는 적당한 중합체와 함께 마이크로파, UV 또는 IR과 같은 복사선에 의해 경화시키거나, 또는 화학적으로 경화시킬 수 있다. 본 발명의 재료는 통상적인 레지스트 시스템, 기판 및 접착 촉진제에 적합하다. 경화된 계는 우수한 광학 투명도를 갖는다. 수지 및 염료계는 고도로 상용성(cempatible)이며, 경화 재료는 매우 용해성이 낮다(또는 매우 느리게 용해된다). 필터 배열에 복수 필터를 배치할 경우, 중간층이나 보호층을 필요치 한다. 인접 필터 소자의 색은, 필요하다면, 보다 큰 콘트라스트를 위해 중첩될 수 있다. 색 조절 및 재현성이 우수하다. 일관되지 않은 색흡수가 일어나지도록 않도록 기판에 전색제(vehicle)를 도포하기 전에 염료를 전색제 중에 혼입시킨다. 본 발명의 재료는 전기적 특성을 또한 우수하며, 매우 높은 저항성 및 높은 유전 강도를 갖는다.
[발명을 수행하기 위한 최상의 방법]
본 발명의 코팅 재료는 매우 광범위하게 응용된다. 예를 들면, "하이브리드" 필터 및 모놀리식 집적 필터 기술 수준을 바꿔놓는데 사용될 수 있다. 또한, 하이브리드 필터를 제조하는데 사용될 수 있고, 필터를 전자 장치중에 직접 집적시키는데 사용될 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 필터는 칼라 비데오카메라 및 텔레비젼 등의 평판 디스플레이, 및 매우 큰 분리능 및 색 투과율을 갖는 사진 필터 제조에 사용될 수 있다.
본 발명의 재료는 중합체 또는 중합체 전구체 및 양호한 절연성, 양호한 접착성 및 포토레지스트 시스템을 갖는 습식 및(또는) 건식 에칭 현상 특성을 갖는 균일하고, 단단히 접합된 연속 박막을 형성하는데 효과적인 가용성 염료를 포함한다. 본 발명의 필터는 소정의 파장 영역, 예를 들면 원색인 적색, 녹색 및 청색에서 높은 색분리능을 갖는다. 필요에 따라서 다른 색도 사용될 수 있다. 피막 두께는 전기 및 전자 장치에 적합하며, 코팅은 마이크로일렉트로닉 장치와 같은 전기 및 전자 장치에서 요구되는 고분리능을 갖는다. 광투과 막은 또한 전기 장치의 일체화된 부분으로서 남아 있는데 필요한 양호한 열안정성, 화학약품 안정성 및 노화 안정성을 나타낸다.
코팅 재료는 폴리이미드 또는 폴리이미드 전구체와 같은 전색제 및 용제에 용해되는 염료(들)을 함유하는 용액이다. 상기 재료는 매우 높은 저항성 및 매우 높은 유전 강도를 가지며, 이 재료가 코팅되는 전기 또는 전자 장치의 성능에 지장을 주지 않는다. 상기 재료는 용액이기 때문에 큰 입자가 없고, 코팅은 매우 균일하다. 본 발명의 재료는 규소, 산화규소, 알루미늄 및 기타 통상적인 기판에 매우 양호하게 접착된다.
본 발명의 제품은 통상적인 방법으로 사용 및 응용할 수 있다. 상기 재료는 통상적인 마이크로일렉트로닉 기판상에 스피닝 또는 분무할 수 있다. 예를 들면 500rpm의 스피닝(spinning)은 전형적으로 1.5미크론 두께의 피막을 제공한다. 상기 재료는 용매를 제거하고 중합체 전구체를 가교 결합시키기 위해 소성(bake)시킬 수 있다. 제품을 습식 에칭해야할 경우, 포지티브 포토레지스트를 정부에 스피닝시킬 수 있다. 상기 레지스트를 당업계의 방법대로 소성, 노출 및 현상시킨다. 본 발명의 코팅층은 포토레지스트가 제거된 위치에서 현상됨으로써 포토레지스트와 동일한 시간에 패턴화될 수 있다. 재료를 건식 에칭해야할 경우, 알루미늄층 또는 다른 적당한 에칭 마스크를 피막층 위에 피착시켜 패턴화시킬 수 있다. 이어서, 기판을 반응성 이온 또는 플라즈마 에칭용 챔버에 넣고, 에칭 마스크로 피복되지 않은 대역에서 피막층을 에칭시킨다. 패턴화된 후, 광흡수층을 고온에서 소성하여 중합체를 경화시킨다.
코팅 및 패턴화 단계는 동일 기판상에 다중 색소를 배치하기 위해 반복할 수 있다. 예를 들면, 처리를 행하여 기판상에 주어진 색(적색)의 공간 요소 또는 화소의 제 1 세트를 배치하고, 기판상에 다른 색(청색)의 제 2 세트를 배치하기 위해 반복하고, 기판상에 또다른 색(녹색)의 제3세트를 배치하기 위해 반복하고, 기판상에 또다른 색(녹색)의 제3세트를 배치하기 위해 다시 반복할 수 있다. 이 처리는 제5도에 개략적으로 나타내었다. 배열 중의 색의 수 및 비율은 필요에 따라서 변화시킬 수 있다. 통상적으로 비데오와 같은 일부 응용에 있어서는 녹색 화소의 수를 적색 및 청색의 2배로 사용한다.
제1도에 나타낸 바와 같이, 모놀리식 집적 필터(10)은 마이크로일렉트로닉 기판(12)상에 제조될 수 있다. 기판(12)는, 당업계에 알려진 바와 같이 기판상에 개개의 어드레스 가능한 전극(16),(18),(20),(22) 및 (24)로 구성될 수 있는 전극층(14)를 가질 수 있다. 필터층(26)은, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 평면층으로 전극상에 직접 피착 및 패턴화된다. 필터층은 전극상에 개개의 색소를, 예를 들면 제1도에 나타낸 바와 같이 적색, 녹색 및 청색, (28),(30),(32),(34) 및 (36)을 가질 수 있다.
제2도에 나타낸 바와 같이, "하이브리드"필터(50)은 유기 기판(52)을 사용해서 제조한다. 유리 기판(52)는, 제 2 도에서 나타낸 바와 같이, 예를 들면 개개의 색소(56),(58),(60),(62) 및 (64)로 구성되는 적색, 녹색 및 청색 필터들의 평면 배열(54)를 가질 수 있다. 필터 소자들은, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 유리 기판(52)상에 피착 및 패턴화된다. 이어서, 그 위에 필터 배열(54)를 갖는 유리 기판(52)를, 제2도에 나타내 바와 같이, 그 위에 전극층(68)을 갖는 마이크로일렉트로닉 기판(66)상에 배치한다. 전극층은 개개의 어드레스 가능한 전극들(70),(72),(74),(76) 및 (78)를 가질 수 있다. 유리 기판(52)는, 당업계의 공지된 바와 같이, 각각의 필터 소자(56),(58),(60),(62) 및 (64)가 전극(70),(72),(74),(76) 및 (78)과 함께 레지스터에 있도록 마이크로일렉트로닉 기판(66)상에 배치될 수 있다.
필터(10) 또는 필터(50)과 같은 본 발명의 필터는, 제3도에 나타낸 바와 같이, 비데오카메라(100) 중에 합체시킬 수 있다. 비데오카메라(100)은 통상적인 렌즈(102) 및 필터(104)를 가질 수 있으며, 이 필터는 상기한 필터(10) 또는 필터(50)과 같은 필터가 될 수 있다. 필터(104)로부터의 출력은 멀티플렉서(106) 및 이어서 감마 보정(108),(110) 및 (112)를 통해 보내진다. 그리고 나서, 출력 시그날은 모니터(114)로 보내진다. 상기 시그날은 또한 통상적인 테이프나 다른 매체상에, 예를 들면 디지탈화된 형태로 기록될 수있다.
제 4 도에 나타낸 바와 같이, 통상적인 젤라틴 법에서 기판(200)은 젤라틴 레지스트(202)로 코팅된다. 기판(200) 및 그 위에 코팅된 레지스터(202)는 젤라틱 레지스트(202)를 굳히기 위해 예비소성(prebaked)된다. 레지스터(202)는 광 및 패턴의 영향하에 노출되어 젤라틴 레지스트층(202)를 패턴화된다. 이어서, 젤라틴층(202)는 현상되이 기판(200)상에 젤라틴 구조체(204)를 형성한다. 이어서, 젤라틴 구조체(204)를 2차 소성하고, 염료 용액, 예를 들면 적색 염료 용액에 젤라틴 구조체(204)를 함침시킨다. 염색된 젤라킨 구조체(204)를 이어서 보호층(206)으로 코팅하고, 이어서 보호층(206)을 경화시켜 불용성을 만든다. 이어서, 이 공정을, 예를 들면 2회 및 이어서 3회 반복하여 기판(200)상에 보호층(206)에 의해 피복된 적색 염색 젤라틴 구조체(204), 다음 보호층(210)에 의해 피복된 보호층(214)로 피복되며, 이 전체(206)상의 청색 염색 젤라틴 구조체(208) 및 보호층(210)상의 녹색 염색 젤라틴 구조체(212)를 갖는 최종 필터를 제조한다. 녹색 구조체(212)는 전체 보호층(214)는 전체 구조를 보호 및 평탄화 한다.
한편, 제5도에 나타낸 바와 같이, 본 발명자들은 기판(205)상에 폴리아미드산(폴리이미드 전구체)과 같은 전색제(252)를 코팅시킴으로써 기판(250)상에 모놀리식 필터를 제조하였다. 전색제(252)는 본 명세서에 기재된 것과 같은 가용성 필터 염료를 함유한다. 이어서 기판(250) 및 전색제(252)를 예비소성시켜 수지(252)를 불용성으로 만들고, 이어서 포토레지스트(254)를 수지(252)상에 코팅시킨 다음, 2차 예비소성한다. 이어서 포토레지스트(254)를 노출시켜 포토레지스트(254) 및 그 하부의 수지층(252)를 패턴화하고, 현상하여 기판(250)상에, 예를 들면 적색 색소 구조체(256)를 형성한다. 이어서 포토레지스트(254)를 제거하기 기판(250)상에 색소(256)을 노출시키고, 이어서 필터 색소(256)을 소성하여 필터 소자(256)을 더욱 불용성으로 만든다. 이어서, 이 공정을, 예를 들면 2회 및 이어서 3회 반복해서 제5도에 나타낸 바와 같이 기판(250)상에, 예를 들면 적색(256), 청색(258) 및 녹색(260)의 별도의 색소를 갖는 배열을 형성한다. 제5도에서 알 수 있는 바와 같이, 필터 소자들의 배열은 실질적으로 평면 배열이고, 분리 또는 피복 보호층도 필요도 하지 않는다. 따라서, 상기 배열은 최대 광학 특성을 제공할 수 있다. 즉, 필터를 통한 광의 산란 및 굴절은 필터의 평면 구조로 인해 최소화된다.
광 흡수층은 도포 방법에 따라 수 미크론 내지 수십 미크론의 두께로 될 수 있다. 전형적으로 스피닝은 1미크론 내지 10미크론 두께의 피막을 형성한다. 통상적인 분부법에 의해서는 25미크론 정도의 두께를 갖는 피막이 형성된다. 본 발명의 제품은 제품내에서 아주 작은 형상들이 패턴화될 수 있다는 점에서 독특하다. 예를 들면, 2미크론 두께의 피막을 습식 처리하면 5미크론 정도의 작은 선들로 분할할 수 있다. 건식 에칭 처리는 1미크론 보다 작은 선들로 분할 수 있다.
본 발명의 코팅은 일단 피막을 소성하면, 통상적인 용제 중에서 실질적으로 불용성으로 된다. 결과적으로, 복수개의 색소를 도포하는데 있어서 배열내에서 각각의 필터 색소의 도포 사이에 중간 보호층이나 평탄화층을 사용할 필요가 없게 된다. 더우기, 염료들은 기판에 코팅하기 전에 코팅중에 혼입된다. 혼입된 염료와 함께 코팅하면, 코팅한 후 소자를 염색하는 단계를 제거하게 된다. 젤라틴 색필터와는 달리, 염료들은 본 발명의 필터를 피착시킬때 본 발명의 필터중에 함유된다. 이것은 필터의 스펙트라 특성을 훨씬 양호하게 조절할 수 있게 해준다. 젤라틴 염색법에서는 많은 변수들에 의해 재현성이 제한된다. 이러한 변수에는 염료 농도, pH, 및 염료 욕조의 온도 뿐만 아니라 젤라틴을 욕조에 침지시키는 시간의 길이도 포함된다. 또한, 젤라틴의 성질 및 두께도 중요한 변수가 된다. 젤라틴(생선 아교)는 그의 물리적 특성 및 화학적 특성이 다양하게 변화될 수 있는 잘 특성화되지 않은 재료이다.
코팅의 저항은 전형적으로 3×1015ohm-㎝이상이며, 유전 강도는 전형적으로 1㎝ 당 7×105볼트 이상이다. 이러한 특성은 유기 피막에 있어서 현저한 전기적 특성이며, 종래의 재료보다 훨씬 더 양호하다.
대표적인 본 발명의 필터층용 전색제로서는 사용시 반응하여 폴리이미드 수지를 형성하는 폴리이미드 전구체를 들 수 있다. 대표적인 전구체로서는, 예를 들면 옥시디아닐린(ODA)과 피로멜리트산 이 무수물(PMDA)를 반응시켜 제조하거나, 또는 ODA를 PMDA 및 벤조페논 테트라카르복실산 이 무수물(BTDA)과 반응시킴으로써 제조되는 폴리아미드산을 들 수 있다. 다른 등가의 폴리아미드산 및 폴리이미드 전구체를 사용해도 좋다. 전형적으로 폴리이미드 전구체용 반응물은 거의 화학양론적 양으로 포함된다. 일부 배합물은 적어도 약간의 수용성 중합체 및 다른 첨가제, 예를 들면 실란류, 가소제, 산화방지제, 가교결합제 및 기타 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다. PMMA, 4-아미노페닐 술폰(4-APS), 3-아미노페닐 술폰(3-APS), 비스(이미노페녹시페닐 술폰)(BAPS), 비닐 피리딘 중합체, 말산 무수물 중합체 및 이들의 혼합물 및 공중합체를 포함하는 다른 중합체도 또한 사용될 수 있다. 염료는 소정의 특정 색을 흡수하는데 효과적인 가용성 유기 염료로부터 선택될 수 있다. 원색인 적색, 청색 및 녹색이 일부 응용에 바람직하다. 다른 염료 혼합물, 예를 들면 황색, 시안 및 마젠타도 또한 사용될 수 있다.
전형적인 염료로서는 다음과 같은 것들을 들 수 있지만, 염료들은 예시 목적상 주어진 적색, 청색, 녹색의 원색 이외의 다른 색을 형성하기 위한 혼합될 수 있으며, 다른 적당한 염료 및 염료 혼합물들도 또한 사용될 수 있다.
[표 1-염료]
적색 코팅
적색 코팅은, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 용제중에 1종 이상의 하기 황색 염료 및 1 종 이상의 하기 적색 염료와 함께 수지 전색제를 용해시킴으로써 제조할 수 있다.
[표 II]
녹색 코팅
녹색 코팅은, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 용제중에 1종 이상의 하기 황색 염료 및 1 종 이상의 하기 청색 염료와 함께 수지 전색제를 용해시킴으로써 제조할 수 있다.
[표 III]
청색 코팅
청색 코팅은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 용제중에 1종 이상의 하기 청색 염료와 함께 수지 전색제를 용해시킴으로써 제조할 수 있다.
[표 IV]
염료 및 전색제 또는 전색제 전구체는 전체 계가 공동 용해될 수 있도록 용제계와 함께 포함된다. 전형적인 용매로서는 시크로헥사논, NMP(N-메틸 피롤리돈), 셀로솔브(cellosolve), 에테르, 클로로벤젠, 글리콜, 케톤, 물 및 수지와 염료를 효과적으로 공동 용해시킬 수 있는 유사 용제를 들 수 있다.
본 발명은 본 명세서중의 실시예에 의해 더욱 양호하게 이해될 것이다.
[실시예 1]
하기와 같은 코팅 조성을 사용하여 청색 필터 코팅을 제조하였다.
솔벤트 블루 49 6%
솔벤트 블루 38 2%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 14%
NMP 32%
2-메톡시에틸 에테르 46%
혼합물을 수 시간 동안 교반시킴으로써 코팅을 용액으로 만들었다. 이어서 혼합물을 여과하여 용해되지 않은 물질을 제거하였다. 이어서 코팅 용액을 유리 기판 및 성장된 이산화규소 층을 갖는 규소 기판상에 분배하였다. 이어서 기판을 500rpm으로 90초 동안 스피닝하여 1.6 미크론 두께의 피막을 제조하였다. 이 피막을 가열판 상에서 195℃로 90초 동안 소성하였다. 소성된 각 기판상의 피막을 AZ-1470(TM) 포토레지스트(Shipley Corp. 제품)로 코팅하였다. 포토레지스트를 5000 rpm으로 30초 동안 스프닝하고, 이어서 대류 오븐중에서 90℃로 30분 동안 소성하였다. 줄무늬 색필터 마스크를 사용하여 레지스트를 패턴화하고, 밀착 인쇄기중에서 UV 광을 노출시켰다. 각 기판상의 노출된 포토레지스트를 물로 1:1로 희석시킨 MF-312(TM) 현상액(Shipley corp. 제품)중에 20초 동안 침지시켜 현상하였다. 현상 단계를 패턴을 포토레지스트 및 염색 피막으로 전사한다. 이어서 패턴화된 기판을 110℃로 30초 동안 소성하여 피막으로부터 물을 제거하고, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 중에서 20초 동안 침지시킴으로써 포토 레지스트를 염색 피막으로부터 제거하였다. 이어서 기판을 대류 오븐중에서 250℃로 1시간 동안 소성함으로써 경화시켰다. 경화된 각각의 기판은 그들이 표면에 약 400-525㎚의 광을 투과할 수 있는 청색 줄무늬 화소를 가졌다.
[실시예 2]
실시예 1의 기판에 하기와 같은 조성을 사용하여 녹색 필터 코팅을 피복시켰다.
솔벤트 옐로우 82 8%
솔베트 블루 44 4%
솔벤트 블루38 4%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 16%
NMP 38%
2-메톡시에틸 에테르 30%
후속 공정은, 가열판에서의 제1소성을 164℃에서 행하고, 최종 경화를 230℃에서 행하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 공정과 동일하다. 각각의 경화된 기판들은 줄무늬의 청색 및 녹색 화소를 가졌다. 녹색 화소는 약 500-600㎚사이의 광을 투과할 수 있었다.
[실시예 3]
실시예 2의 기판에 하기와 같은 조성을 사용하여 적색 필터 코팅을 피복시켰다.
솔벤트 레드 132 6%
솔벤트 옐로우 89 7%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 17%
NMP 40%
2-메톡시에틸 에테르 30%
후속 공정은, 가열판에서의 제1소성을 172℃에서 행하고, 최종 경화를 230℃에서 행하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 공정과 동일하다. 각각의 경화된 기판들은 줄무늬의 적색, 청색 및 녹색 화소를 가졌다. 적색 화소는 약 570-700㎚ 사이의 광을 투과할 수 있었다. 완성된 필터는 여러가지 용도, 예를 들면 전자 장치, 마이크로일렉트로닉 장치, 광학 장치 등에 적합하였다. 각 기판의 패턴화된 배열을 중간층이나 평탄화층 또는 보호층 없이 직접 코팅하였다. 필터 배열은 화소의 "계단식 단계(stair step)"배열이 없는 실질적으로 평면이었다. 유기 기판상에 제조된 필터는 액정 디스플레이 등의 "하이브리드"필터로서 사용하기에 적당하다. 이 필터는 우수한 광투과성, 내용제성 및 치수 특성을 갖는다. 필터 코팅은 약 1.6 미크론의 두께를 갖고, 화학적, 열적 및 광학적으로 안정하다.규소/이산화규소 기판상에 제조된 필터는 원-칩 비데오카메라(기판으로서 칩을 사용함)을 광학 필터로서 적합하다.
실시예 1-3에 약술된 공정에 따라 하기와 같은 조성으로부터 코팅을 제조하였다.
[실시예 4]
: 적색
솔벤트 레드 132 6%
솔벤트 옐로우 82 7%
폴리아미드산(BTDA/4-ARS) 17%
NMP 40%
2-메톡시에틸 에테르 30%
[실시예 5]
: 적색
솔벤트 레드 92 10%
쿠르쿠민 3%
솔벤트 레드 127 1%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 10%
NMP 36%
시클로헥산논 40%
[실시예 6]
: 적색
솔벤트 레드 132 10%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 18%
NMP 40%
2-메톡시에틸 에테르 32%
[실시예 7]
: 녹색
솔벤트 옐로우 146 8%
솔벤트 블루 38 10%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 16%
NMP 37%
2-메톡시에틸 에테르 29%
[실시예 8]
: 녹색
솔벤트 옐로우 146 9%
솔벤트 블루 44 9%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 16%
NMP 37%
2-메톡시에틸 에테르 29%
[실시예 9]
: 녹색
솔벤트 옐로우 82 8%
솔벤트 블루 38 10%
폴리아미드산(PMDA-ODA) 16%
NMP 37%
시클로헥사논 29%
[실시예 10]
: 녹색
솔벤트 옐로우 79 9%
솔벤트 블루 44 9%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 16%
NMP 37%
시클로헥사논 29%
[실시예 11]
: 청색
솔벤트 블루 49 6%
솔벤트 블루 44 2%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 14%
NMP 32%
시클로헥산 46%
[실시예 12]
: 청색
솔벤트 블루 45 15%
솔벤트 블루 44 2%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 13%
NMP 29%
시클로헥사논 41%
[실시예 13]
: 청색
솔벤트 바이올렛 24 6%
솔벤트 블루 44 2%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 14%
NMP 32%
2-메톡시에틸 에테르 46%
[실시예 14]
: 청색
솔벤트 바이올렛 13 6%
솔벤트 블루 38 2%
폴리아미드산(BTDA/4-APS) 14%
NMP 32%
2-메톡시에틸 에테르 46%
[실시예 15]
: 황색
솔벤트 옐로우 146 10%
폴리아미드산(BTDA/ODA) 15%
NMP 28%
2-메톡시에틸 에테르 47%
[실시예 16]
: 황색
솔벤트 옐로우 42 12%
폴리아미드산(BTDA/ODA) 18%
NMP 30%
시클로헥사논 40%
[실시예 17]
: 황색
솔벤트 옐로우 82 10%
폴리아미드산(BTDA/ODA) 15%
NMP 28%
시클로헥사논 47%
[실시예 18]
:황색
솔벤트 옐로우 79 7%
솔벤트 옐로우 88 7%
폴리아미드산(4-APS/BTDA) 18%
NMP 28%
시클로헥사논 40%
[실시예 19]
:마젠타
솔벤트 바이올렛 14 10%
폴리아미드산(4-APS/BTDA) 15%
NMP 35%
2-메톡시에틸 에테르 40%
[실시예 20]
:마젠타
솔벤트 바이올렛 13 10%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 15%
NMP 35%
시클로헥사논 40%
[실시예 21]
:마젠타
솔벤트 바이올렛 24 15%
폴리아미드산(4-APS/BTDA) 16%
NMP 35%
시클로헥사논 34%
[실시예 22]
:마젠타
솔벤트 레드 127 8%
솔벤트 바이올렛 23 8%
폴리아미드산(14-APS/BTDA) 15%
NMP 35%
시클로헥사논 34%
[실시예 23]
:시안
솔벤트 블루 38 12%
폴리아미드산(4-APS/BTDA) 16%
NMP 36%
시클로헥사논 36%
[실시예 24]
:시안
솔벤트 블루 44 12%
폴리아미드산(4-APS/BTDA) 16%
NMP 36%
2-메톡시에틸 에테르 36%
[실시예 25]
:시안
솔벤트 블루 25 6%
솔벤트 블루 67 6%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 16%
NMP 36%
시클로헥사논 36%
[실시예 26]
:시안
솔벤트 블루 70 6%
솔벤트 블루 48 6%
폴리아미드산(PMDA/ODA) 16%
NMP 36%
시클로헥사논 36%
[실시예 27]
또한, 실시예 1-3의 공정에 따라 인듐-주석-옥사이드(ITO)로 코팅된 유리 기판을 사용하여 비데오 모니터 등의 평판 디스플레이를 제조할 수 있다. 평판 디스플레이는 "하이브리드"형으로 하거나, 또는 필터를 모놀리식으로 집적시킬 수 있다. 액정 디스플레이는 액정 셀을 통해 전기장을 가해줌으로써 작동한다. 전기장은 셀중의 액정의 광학 특성 및 가시적인 외관을 변화시킨다. 셀은 통상적으로 셀의 일면에 인듐-주석-옥사이드와 같은 투명한 도전성 재료로 된 연속 시트를 코팅하고, 이어서 셀의 이면상에 개별적으로 어드레스될 수 있는 패턴화된 전극을 배치함으로써 제조된다. 색필터는 "하이브리드"기술이나 또는 셀중에 필터를 모놀리식으로 집적시킴으써 셀중에 배치된다. 본 발명의 필터는 이 두가지 방법 중의 하나로 액정 디스플레이에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 색필터는 연속시트상이나 또는 패턴화된 전극상에서 모두 패턴화될 수 있다. 통상의 액정 디스 플레이에서는 염색되지 않은 폴리이미드와 같은 얼라이닝 재료(aligning material)의 박층이 디스플레이에 도포된다. 얼라아닝 층을 펠트(felt)로 문지른 다음, 액정과 접촉시킨다. 얼라이닝 층의 기계적 연마하는 액정을 전극 평면에 대해서 특이한 방법으로 배향시키는 부위를 제공한다. 본 발명의 색필터를 사용하면, 얼라이닝 층을 제거할 수 있는데, 그 이유는 본 발명의 색필터의 폴리이미드 전색제는 연마되어 추가적인 얼라이닝층 없이 액정을 배향시키는데 사용할 수 있기 때문이다.
제6도는 2개의 유리판(302)와 (304) 사이에 형성된 모놀리식 집적 평판 디스플레이(300)을 나타낸다. 최상판(302)는 그 위에 인듐-주석-옥사이드로 된 도전성 코팅(306)을 배치하여 전극을 형성한다. 최저 유리판(304)는 그 위에 개별적으로 어드레스가능한 패턴화된 전극(308),(310),(312) 및 (314)를 갖는다. 각각의 전극(308),(310),(312) 및 (314)는 제6도에 나타낸 바와 같이, 그 위에 패턴화된 색필터(316),(318),(320) 및 (322)를 갖는다. 필터(316),(318),(320) 및 (322)는, 상기한 바와 같이, 전극상에 피착되어 패턴화된다. 필터(316),(318),(320) 및 (322)는 피착 및 패턴화된 후, 당업계에 공지된 바와 같이, 펠트 휠(felt wheel)로 연마하여 필터의 폴리이미드를 배향시킴으로써 액정 재료를 얼라이닝하기 위한 위치를 제공한다. 이어서 유리판(302 및 304)를, 당업계에 통상적인 방법대로, 샌드위치 구조로 접합하고, 통상적인 액정 재료(326)을 판(302)와 (304) 사이의 공극에 주입하고, 구조체를 밀봉시킴으로써 평판 디스플레이를 제조한다. 평판이 디스플레이되거나 장착되는 주위 구조와 전극을 위한 접속이 통상적일 수 있다.
제7도는 평판 디스플레이에 대한 또 다른 구조를 나타낸다. 제7도에서 평판 디스플레이(400)는 유리판(402)와 (404)사이에 형성된다. 유리판(420)는 그 위에 일련의 개별적으로 어드레스 가능한 전극(406), (408), (410) 및 (412)가 배치된다. 유리판(404)는, 제7도에 나타낸 바와 같이, 그 위에 전극(406), (408), (410) 및 (412)와 함께 레지스터 중에 배치되는 일련의 필터(414), (416), (418) 및 (420)이 배치된다. 필터(414), (416), (418) 및 (420)은, 상기한 바와 같이, 유리판(404) 상에 피착되어 패턴화된다. 평탄화 보호층(422)는 나타낸 바와 같이 필터(414), (416), (418) 및 (420) 상에 피착되고, 전극층(424), 예를 들면 인듐-주석-옥사이드는 상기 보호층상에 피착된다. 이어서, 얼라이닝층(426)을 전극의 정부에 피착시키고, 통상적인 방법대로, 펠트 휠로 버프 연파(buffing)하여 액정 재료용 얼라이닝 위치를 제공한다. 이어서 유리판(402) 및 (404)를 통상적인 방법으로 샌드위치 접합하여 평판 디스플레이를 제조한다. 이어서 액정 재료(428)을 2개의 판 사이의 공극에 주입시킬 수 있다. 평판 디스플레이용 전기 접속 구조 및 지지 구조가 통상적일 수 있다.
제8도는 본 발명에 의한 필터 및 하이브리드 기술을 사용하여 제조한 평판 디스플레이(500)을 나타낸다. 평판 디스플레이(500)은 유리판(502), (504) 및 (506)을 사용하는 샌드위치 구조이다. 일련의 색필터(508), (510), (512) 및 (514)는 상기한 바와 같이 판(506) 상에 패턴화된다. 일련의 전극(516), (518), (520) 및 (524)는, 나타낸 바와 같이 유리판(504) 상에 제조된다. 투명 전극(526)을, 예를 들면 인듐-주석-옥사이드를 사용하여 나타낸 바와 같이 판(502) 상에 피착시킨다. 필요에 따라서 얼라이닝층을 전극 (516), (518), (520) 및 (524)상에 포함시킬 수 있지만 명확성을 위해 얼라이닝층은 나타내지 않았다. 이어서 필터(508), (510), (512)를 갖는 유리판(506)을 레지스터중의 필터와 함께, 나타낸 바와 같이 전극(516), (518), (520) 및 (522)를 갖는 판(504)에 접합시킨다. 이어서 3개의 유리판(502), (504) 및 (506) 모두를, 당 업계에 공지된 바와 같이 샌드위치 구조로 접합하고, 판(502)와 (506) 사이의 공극은 통상적인 바와 같이 액정 (528)로 충전된다. 전극용 전기 접촉 구조 및 평판 디스플레이용 지지 구조체가 또한 통상적일 수 있다.
상기 실시예에서는 별도의 전색제 및 가용성 염료를 사용한 것으로 나타냈지만, 염료를 전색제 중합체의 일부일 수 있다. 즉, 부가 화합물로서 중합체에 결합될 수 있다. 중합체는 또한 소정의 여과 특성, 즉 소정의 파상을 갖는 광을 투과시키는 것이면 될 수 있다.
당 업계의 숙련자들은, 기재된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 본 명세서에 기재된 본 발명은 변화될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 단지 본 명세서에 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
Claims (15)
- 기판에 도포되었을 때 강하게 접합되는 균일한 코팅을 형성하는데 효과적이며, 포토레지스트를 코팅하여 화상(imaging), 패턴화 및 현상하였을 때 기판상에 선명하게 한정되고, 실질적으로 불용성인 색필터 초소형 소자를 제조하는데 효과적이며, 상기 소자가 안정하고 착색광을 일관되게 투과 및 분할하는데 효과적인, 용매 중의 가용성 염료 및 전색제의 혼합물로 이루어지며, 기판상에 도포되었을 때 코팅이 높은 전기 저항성 및 높은 유전 강도를 갖는, 마이크로포토리소그래피 공정에 의해 마이크로일렉트로닉 필터 소자를 제조하는데 유용한 실질적으로 미립자가 없는 필터 코팅재.
- 제1항에 있어서, 전색제가 용이하게 용해되는 폴리이미드 수지의 폴리 아미드산 전구체, 폴리이미드 수지의 중합체 및 공중합체, 및 이들의 수용성 수지와의 혼합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 필터 코팅재.
- 제1항에 있어서, 전색제가 폴리이미드 수지의 폴리아미드산 전구체들로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 필터 코팅재.
- 제3항에 있어서, 전색제가 ODA 및 PMDA 또는 ODA, PMDA 및 BTDA로 이루어지는 군 중에서 선택되고, 전색제 성분들이 거의 화학양론적인 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 필터 코팅재.
- 제 3 항에 있어서, 전색제가 PMMA, 4-APS, 3-APS, 또는 BAPS를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 코팅재.
- 제1항에 있어서, 필터 코팅이 산화 방지제, 가교 결합제, 가소제 및 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 코팅재.
- 제 1 항에 있어서, 필터 코팅재가 복수개의 필터 소자들의 도포물과 상용성인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 코팅재.
- 기판에 도포되었을 때 강하게 접합되는 균일한 코팅을 형성하는데 효과적이며, 포토레지스트를 코팅하여 화상, 패턴화 및 현상하였을 때 기판상에 선명하게 한정되고, 평면이며, 실질적으로 불용성인 복수개의 색필터 초소형 소자를 제조하는데 효과적인 용매 중의 가용성 염료 및 전색제의 혼합물로 이루어지며, 코팅재가 기판상에 도포되었을 때 높은 전기 저항성 및 높은 유전 강도를 갖고, 습식 및 건식 에칭법에 의해 현상 및 에칭가능하며, 코팅이 화학 및 열적으로 안정하고, 광의 굴절 및 산란을 최소화하면서 착색광을 일관되게 투과 및 분할하는데 효과적인, 마이크로포토리소그래피 공정에 의한 마이크로일렉트로닉 필터소자의 제조를 위한 실질적으로 미립자가 없는 필터 코팅재.
- 전색제 및 열에 안정하고 전색제와 함께 높은 색분리능을 생성하는데 효과적인 가용성 염료가 혼입된 실질적으로 미립자가 없는 필터 코팅재 층을 필터 기판에 도포하고, 포토레지스트를 필터 기판상에 있는 필터 코팅재층에 도포하고, 포토레지스트를 포토그래피식으로 화상 및 현상하고, 포토레지스트와 함께 필터 코팅재를 화상 및 현상하고, 색소들을 경화시켜 실질적으로 불용성화시켜 안정한 염료를 함유하는 경화된 필터 소자가 착색광을 일관하게 투과 및 분할하는데 효과적이며 높은 전기 저항성 및 높은 유전 강도를 갖는 색소로 만드는 것을 특징으로 하는, 마이크로포토리소그래피에 의한 마이크로일렉트로닉 색필터소자의 개선된 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서, 기판의 복수개의 색필터 소자들의 실질적인 평면 배열된 코잉된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 전색제가 용이하게 용해되는 폴리이미드 수지의 폴리아미드산 전구체, 폴리이미드 수지의 중합체 및 공중합체, 및 이들의 수용성 수지와의 혼합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 전색제가 폴리이미드 수지의 폴리 아미드산 전구체들로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 전색제가 ODA 및 PMDA 또는 ODA, PMDA 및 BTDA로 이루어지는 군 중에서 선택되고, 전색제 성분들이 거의 화학양론적인 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 전색제가 PMMA, 4-APS, 3-APS 또는 BAPS를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항의 방법에 의해 제조된 마이크로일렉트로닉 필터 소자.
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