WO2024076077A1 - 컬러필터, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

컬러필터, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2024076077A1
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김도형
이정용
이현호
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

유리 기판, 유리 기판 상에 형성된 프릿(frit), 유리 기판 상의 프릿 안쪽에 형성된 패턴 경계부, 유리 기판 상의 패턴 경계부 안쪽에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층, BM층 사이에 형성된 제1 착색층 및 패턴 경계부와 BM층 사이에 형성된 제2 착색층을 포함하는 컬러필터가 개시된다.

Description

컬러필터, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조방법
본 발명은 컬러필터, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기발광 다이오드(OLED) 패널은 전극 노출로 인해 태양광, 조명 등과 같은 외광을 반사시킬 수 있고, 반사된 외광에 의해 시인성과 명암비가 저하되어 표시 품질이 떨어질 수 있다.
이에, 대한민국 특허공개 제2009-0122138호에 개시된 바와 같이, 전원이 꺼진 상태에서 표면의 외광 반사를 차단하고 블랙 시감을 가지게 하기 위해, 선 편광자와 λ/4 위상차층을 조합한 원 편광판을 반사방지용 편광판으로서 OLED 패널의 시인측에 부착하여 사용할 수 있다.
하지만, 이와 같은 반사방지용 편광판을 적용할 경우 OLED 패널의 휘도 저하 문제가 발생한다. 이에, 반사방지용 편광판을 대체할 수 있는 제품으로서 컬러필터에 대한 관심이 증가하고 있다.
한편, 디스플레이 패널을 제작한 후 밀봉하기 위하여 프릿(frit)을 사용할 수 있다.
대한민국 특허공개 제2012-0139557호에서는 "제 1 기판 위에 발열층을 형성하는 단계와; 상기 발열층 위에 프리트재와 바인더를 포함한 프리트 페이스트를 형성하는 단계와; 상기 바인더를 제거하고, 또 상기 프리트재를 융합시키기 위하여 상기 발열층을 유도 가열로 가열하여, 글라스 프리트를 형성하는 단계와; 상기 글라스 프리트를 사이에 두고 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 대향하여 제공하는 단계와; 상기 글라스 프리트에 레이저 광을 조사하여 상기 글라스 프리트와 상기 제 2 기판을 융착시키는 단계를 포함하는, 밀봉체의 제작 방법"을 개시하고 있다. 즉, 프릿의 높은 소성 온도로 인한 문제점을 해결하기 위하여 유도 가열을 사용해 발열층을 국소적으로 가열하는 방법을 제시하고 있다.
그러나, 유도 가열을 사용해 프릿을 형성하기 위해서는 발열층을 형성하기 위한 공정이 추가되어야 하므로, 이에 따른 시간 및 비용의 증가가 발생한다. 또한, 대한민국 특허공개 제2012-0139557호에서는 또한, "발열층(113)은, 후에 형성되는 프리트 페이스트(115)의 패턴과 대략 일치하도록 프리트 페이스트를 형성"하도록 개시하고 있는데, 이 때 발열층 및 프리트 페이스트 형성시의 정밀도 및 정렬 오차로 인하여 발열층의 폭이 프릿에 비해 넓어야 한다. 그러나, 발열층의 폭을 넓게 형성할 경우, 디스플레이 패널의 베젤 영역이 넓어지는 단점이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프릿을 사용하여 밀봉 가능하며 공정이 단순하고 좁은 베젤 영역을 갖는 컬러필터를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 유리 기판 상에 컬러필터를 형성하여 OLED용 편광판을 대체할 수 있는 컬러필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 프릿을 사용하여 밀봉 가능한 컬러필터 제작 시에 막 두께의 평탄도를 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 상술한 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 상술한 컬러필터의 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 유리 기판, 유리 기판 상에 형성된 프릿(frit), 유리 기판 상의 프릿 안쪽에 형성된 패턴 경계부, 유리 기판 상의 패턴 경계부 안쪽에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층, BM층 사이에 형성된 제1 착색층 및 패턴 경계부와 BM층 사이에 형성된 제2 착색층을 포함하는 컬러필터를 제공한다. 여기에서, 패턴 경계부는 프릿으로부터 BM층 방향으로 경사진 제1 상면을 포함한다.
패턴 경계부는 제1 상면으로부터 BM층 방향으로 평탄한 제2 상면을 더 포함할 수 있다.
패턴 경계부의 폭 및 평균 높이는 각각 BM층의 폭 및 평균 높이보다 큰 것이 바람직하다.
프릿의 단면은 사다리꼴 형상일 수 있다. 사다리꼴 형상의 기울어진 변의 수평 방향에 대한 각도는 5도 내지 30도일 수 있다.
프릿과 패턴 경계부 사이의 거리는 200um 내지 1500um인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 유리 기판, 유리 기판 상에 형성된 프릿(frit), 유리 기판 상의 프릿 안쪽에 형성된 제1 패턴 경계부, 유리 기판 상의 제1 패턴 경계부 안쪽에 형성된 제2 패턴 경계부, 유리 기판 상의 제2 패턴 경계부 안쪽에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층, BM층 사이에 형성된 제1 착색층 및 제2 패턴 경계부와 BM층 사이에 형성된 제2 착색층을 포함하는 컬러필터가 제공된다. 여기에서, 제1 패턴 경계부는 프릿으로부터 BM층 방향으로 경사진 제1 상면을 포함한다.
본 발명에 따른 컬러필터에서, 유리 기판의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm일 수 있고, 유리 기판의 굴절률은 1.4 내지 1.8일 수 있다.
본 발명에 따른 컬러필터는 반사방지용 또는 편광판 대체용일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 상술한 것과 같은 컬러필터 및 컬러필터에 결합된 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 프릿(frit)이 형성된 유리 기판 상의 프릿 안쪽에 패턴 경계부 및 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층을 형성하는 단계 및 BM층 사이에 제1 착색층을 형성하고 패턴 경계부와 BM층 사이에 제2 착색층을 형성하는 단계를 포함하는 컬러필터의 제조방법이 제공된다. 여기에서, 패턴 경계부는 프릿으로부터 BM층 방향으로 경사진 제1 상면을 갖도록 형성한다.
본 발명에 따른 컬러필터의 제조방법은 패턴 경계부 및 BM층을 형성하는 단계 이전에, 유리 기판 상에 프릿을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
패턴 경계부 및 BM층은 슬릿 코팅 방법으로 형성할 수 있다.
제1 및 제2 착색층은 슬릿 코팅 방법으로 형성할 수 있다.
슬릿 코팅 시 코팅 속도는 20mm/s 내지 80mm/s일 수 있다.
패턴 경계부 및 BM층을 형성하는 단계 및 제1 착색층 및 제2 착색층을 형성하는 단계에서 노광량은 80mj 내지 120mj 일 수 있다.
본 발명에 따르면, 유리 기판 상에서 프릿과 화소 영역 사이에 블랙 매트릭스층과 동일한 재질의 패턴 경계부를 형성하여, 간소화된 공정으로 컬러필터를 밀봉할 수 있으며, 블랙 매트릭스층과 착색층의 막 두께의 평탄도가 향상되고, 좁은 베젤 영역을 얻을 수 있다. 이러한 컬러필터는 광효율 증가 및 외광 반사 억제 효과를 제공하여 OLED 디스플레이 장치에서 편광판을 대체할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 II 부분의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 컬러필터의 일부분을 나타내는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 제조방법의 각 단계별 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명 상의 편의를 위해 일부 구성요소들은 도면 상에서 과장되게 표현되거나, 축소 또는 생략되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터의 단면도이고, 도 2는 도 1의 II 부분의 확대도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터는 기판(110), 봉지용 프릿(frit)(120), 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층(130), 패턴 경계부(135) 및 착색층(140)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 유리 기판일 수 있다. 기판(110)의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm일 수 있다. 기판(110)의 굴절률은 광효율의 측면에서 컬러필터와 유사한 1.4 내지 1.8인 것이 바람직하다.
기판(110) 상에는 기판(110)을 대향 기판(미도시)과 중첩하여 밀봉하기 위한 프릿(120)이 형성되어 있다. 프릿(120)의 재질이나 제조방법 및 이를 이용한 밀봉 방법은 본 발명에서 특별히 제한하지 않으며, 이 분야에서 통상 사용되는 임의의 기술을 사용할 수 있다.
이제, 도 2를 참조하면, 프릿(120)의 폭(f)은 300um 내지 1500um일 수 있다. 프릿(120)의 폭이 이보다 좁으면 추후 프릿을 이용하여 두 기판을 접합할 때, 대향 기판과 접합되는 면적이 좁아 박리 발생의 가능성이 크다. 반대로, 프릿(120)의 폭이 넓으면 면취율이 하락하고 베젤 영역이 넓어지게 된다. 프릿(120)의 높이는 4um 내지 10um, 바람직하게는 5um 내지 8um일 수 있다. 프릿(120)의 높이가 이보다 높으면 대향 기판 상에 형성되는 OLED(미도시)와의 거리가 멀어져 시야각이 감소한다. 프릿(120)의 높이가 이보다 낮으면 OLED와의 거리가 너무 가까워 OLED와 접촉할 수 있으며 이에 따라 접촉압이 증가한다.
프릿(120)의 경사도를 나타내는 각(α)은 5도 내지 30도일 수 있다. 경사도가 이보다 높으면, 즉 각 α가 크면 코팅 시 공정성이 떨어질 수 있다. 경사도가 너무 낮으면, 즉 각 α가 너무 작으면 기판 접합 시 대향 기판과 닿는 면적이 좁아 박리 발생의 가능성이 있다.
프릿(120)의 안쪽에는 BM층(130)과 착색층(140)의 패턴이 형성되어 있으며, 그 패턴의 가장자리를 따라 프릿(120)과의 사이에 패턴 경계부(135)가 형성되어 있다.
BM층(130)은 화소 영역을 구획하며, 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하고, 각 착색층의 경계에서 혼색을 방지하는 역할을 하는 차광층이다. 따라서, BM층(130)은 불투명 물질로 형성되며, 화소 영역을 둘러싸도록 패터닝되어 있다.
BM층(130)은 카본 블랙이 포함된 재질로 형성되며, 고분자 재질을 포함할 수 있다. 고분자 재질은 예를 들면 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate, 예를 들면 PMMA), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리올레핀(polyolefin, 예를 들면, PE, PP), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리노보넨(polynorbornene), 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester, 예를 들면, PET, PBT), 폴리아릴레이트(polyarylate), 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자 및 방향족 아세틸렌계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.
BM층(130)은 또한 블랙 안료를 포함하는 유기 재료를 사용할 수도 있다. 유기 재료를 사용할 경우 저반사용으로 유리하다.
BM층(130)의 막 두께, 즉 그 높이는 0.8um 내지 1.8um, 바람직하게는 1.0um 내지 1.5um일 수 있다. BM층(130)의 높이가 이보다 높으면 OLED와 접촉할 수 있어 접촉압 증가에 따른 불량이 발생할 수 있다. BM층(130)의 높이를 이보다 낮게 형성하는 경우 코팅을 통한 제조 과정에서 BM층(130) 패턴이 생성되지 않는 영역이 발생할 수 있다.
패턴 경계부(135)는 BM층(130)과 동일한 재질로 형성된다. 도 1 및 도 2에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터에서는 패턴 경계부(135)가 경사진 상면을 갖는 제1 부분(도 2의 A)과 평탄한 상면을 갖는 제2 부분(도 2의 B)으로 구성된다.
패턴 경계부(135)의 전체 폭 w는 50um 내지 500um일 수 있다. 이 중 경사진 상면을 갖는 제1 부분(도 2의 A)의 폭 w1은 5um 내지 495um, 평탄한 상면을 갖는 제2 부분(도 2의 B)의 폭 w2는 5um 내지 495um일 수 있다. 경사진 상면의 경사각(θ)은 0도 내지 2도일 수 있다.
패턴 경계부(135)와 프릿(120) 사이의 거리(d)는 200um 내지 1500um일 수 있으며, 바람직하게는 400um 내지 1000um이다. 거리(d)가 가까우면 레이저를 사용해 프릿(120)으로 밀봉할 때 프릿(120) 안쪽에 형성된 패턴에 손상을 일으킬 수 있으며, 거리(d)가 멀면 베젤 영역이 증가하는 문제점이 있다.
한편, 본원 발명에서는 프릿(120)을 형성함에 있어 별도의 발열층 등을 필요로 하지 않고, 기판(110) 상에 직접 프릿(120)을 형성할 수 있으므로 종래기술에 비하여 좁은 베젤 영역을 구현할 수 있다.
착색층(140)은 컬러 디스플레이를 위한 색 구현을 위한 층으로, 통상적으로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)이 패턴화되어 있으며, BM층(130) 사이의 화소 영역에 배치된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터에서는 착색층(140)이 BM층(130) 사이의 화소 영역 및 BM층(130)과 패턴 경계부(135) 사이의 영역에 형성된다. 한편, 착색층(140)이 적색, 녹색, 청색의 패턴을 모두 포함하여야 하거나 적색, 녹색, 청색의 패턴만을 포함하여야 하는 것은 아니며, 디스플레이 장치의 색상 표현 방식에 따라 이 중 임의의 일부 색상의 패턴만이 포함되거나 백색(White) 패턴 등과 같은 다른 색상의 패턴이 더 포함될 수도 있다.
착색층(140) 또한 상술한 고분자 재질로 형성할 수 있으며, BM층(130)과 착색층(140) 중 하나 이상을 저반사 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 착색층(140)의 재질로 반사율이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터를 OLED 디스플레이 장치에 외광 반사방지용으로 사용할 경우, 각 색상별 투과율은 OLED 광원의 중심 파장에서 50% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
착색층(140)의 막 두께, 즉 그 높이는 1.0um 내지 2.5um, 바람직하게는 1.2um 내지 2.0um일 수 있다. 착색층(140)의 높이가 이보다 높으면 OLED와 접촉할 수 있어 접촉압 증가에 따른 불량이 발생할 수 있다. 착색층(140)의 높이를 이보다 낮게 형성하는 경우 코팅을 통한 제조 과정에서 착색층(140) 패턴이 생성되지 않는 영역이 발생할 수 있다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 컬러필터의 일부분을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 컬러필터에서는 패턴 경계부(335, 435, 437)의 형상이 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터와 상이하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러필터에서는 패턴 경계부(335)의 상면 전체가 경사진 형태로 구성된다. 패턴 경계부(335)의 형상 이외의 다른 구성은 본 발명의 제1 실시예의 것과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러필터에서는 패턴 경계부가 상면이 경사진 형태로 구성된 제1 패턴 경계부(435)와 상면이 실질적으로 평탄한 형태로 구성된 제2 패턴 경계부(437)의 두 부분으로 나누어져 구성된다. 패턴 경계부(435, 437)의 형상 이외의 다른 구성은 본 발명의 제1 실시예의 것과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
그밖에 본 발명의 다른 실시예에서는 패턴 경계부가 두 부분으로 나누어지되, 두 부분의 상면이 모두 경사진 형태로 구성하는 것도 가능하다.
이제, 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터의 제조방법을 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터 제조방법의 각 단계별 공정 단면도이다.
먼저, 도 5a에 나타난 바와 같이, 프릿(120)이 형성된 기판(110)을 준비한다. 기판(110)은 유리 기판일 수 있다. 프릿(120)은 기판(110) 상에 미리 형성하여 준비하되, 이의 재질이나 제조방법은 본 발명에서 특별히 제한하지 않으며 이 분야에서 통상 사용되는 임의의 기술을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5b에 나타난 바와 같이, 노즐(500)을 통해 BM층 및 패턴 경계부 형성용 조성물(530)을 도포한다. 도면에서 C로 나타낸 화살표는 코팅 방향을 나타낸다. 코팅 방법으로는 슬릿 코팅 등을 사용할 수 있다. BM층 및 패턴 경계부 형성용 조성물(530)로는 카본 블랙을 포함하는 상술한 고분자 재질을 사용할 수 있다.
BM층 및 패턴 경계부 형성용 조성물(530)을 코팅하는 공정에서 코팅 갭(gap)은 50 um 내지 350um, 바람직하게는 100um 내지 250um로 한다. 코팅 갭이 이 범위보다 높으면 점도에 따라 코팅이 되지 않는 부분이 발생할 수 있다. 반대로 코팅 갭이 이 범위보다 낮으면 노즐(500)에 조성물 비드(bead) 밀림 현상이 발생하여 코팅의 균일성이 저하되고 이물에 의한 노즐 손상이 있을 수 있다.
코팅 속도는 1mm/s 내지 150mm/s, 바람직하게는 20mm/s 내지 80mm/s로 한다. 코팅 속도가 이 범위보다 빠르면 점도에 따라 코팅이 되지 않는 부분이 발생할 수 있으며, 이 범위보다 낮으면 공정 속도의 지연이 문제될 수 있다.
그런 다음, 코팅된 BM층 및 패턴 경계부 형성용 조성물(530) 막을 패터닝하여, 도 5c에 나타난 바와 같이, BM층(130)과 패턴 경계부(135)를 형성한다.
BM층(130)과 패턴 경계부(135)를 형성하는 과정에서의 노광량은 30mj 내지 200mj, 바람직하게는 80mj 내지 120mj로 한다. 노광량이 이 범위보다 낮으면 밀착력이 저하되고, 이 범위보다 높으면 공정 속도의 지연이 문제될 수 있다.
형성되는 BM층(130)과 패턴 경계부(135)의 치수 및 형상은 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다.
이제, 도 5d에 나타난 바와 같이, BM층(130)과 패턴 경계부(135) 상에 착색층(140)을 형성한다.
착색층(140)은 BM층(130) 및 패턴 경계부(135)에 의해 구획된 화소 영역에 색상 표현을 위한 각각의 착색층 형성용 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광 및 현상하여 형성한다. 착색층을 구성하는 색상은 임의로 선택될 수 있으며, 각 색상별 형성의 순서 또한 임의로 선택할 수 있다.
착색층 형성용 조성물을 도포하고 노광 및 현상하는 과정은 도 5b 및 도 5c를 참조하여 설명한 BM층(130) 및 패턴 경계부(135)를 형성하는 과정과 유사하다. 즉, 슬릿 코팅 등의 방법을 사용하여, 상술한 코팅 갭, 코팅 속도 및 노광량의 조건으로 형성한다.
형성된 착색층(140)의 막 두께, 즉 그 높이는 상술한 바와 같이, 1.0um 내지 2.5um, 바람직하게는 1.2um 내지 2.0um일 수 있다.
위의 제조방법에 따라 컬러필터를 형성함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터에서 블랙 매트릭스층과 착색층의 막 두께의 평탄도가 향상될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치를 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터(100) 및 이와 접합된 디스플레이 패널(200)을 포함할 수 있다.
컬러필터(100)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러필터와 동일 또는 유사한 것일 수 있다.
디스플레이 패널(200)은 제2 기판(210) 상에 OLED층(220)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 디스플레이 패널(200)의 구조는 단순한 예로서 제시된 것이며, 디스플레이 장치에 사용될 수 있는 것이라면 그 구조를 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
디스플레이 패널(200)은 컬러필터(100) 상의 프릿(120)을 통해 컬러필터(100)와 접합된다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 컬러필터를 포함하는 디스플레이 장치 또한 유사한 방식으로 구성될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예 및 비교예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되지 않는다는 것은 당업자에게 자명하다.
실시예 및 비교예
유리 기판 상에 유기막으로 프릿을 모사한 기판을 제작하였다. 이 때 프릿의 폭은 1.1mm, 높이는 6.5um로 제작하였다.
모사 기판 상에 BM층 형성용 조성물을 코팅하고, 사전 열처리, 노광, 현상, 경화를 거친 후 형성된 막의 특성을 측정하였다. 막의 폭은 Mercury8000s(V-Technology社), 높이는 PSIS5006(SNU Precision社)으로 측정하였다.
측정 결과는 프릿으로부터 충분히 멀리 위치하여 프릿의 영향을 받지 않는 부분의 값을 평균으로 정하고, 프릿으로부터의 위치에 따른 값을 평균과 비교하여 나타내었다.
표 1은 코팅 속도에 따른 측정 결과, 표 2는 노광량에 따른 측정 결과, 표 3은 프릿의 경사에 따른 측정 결과를 각각 나타낸다.
표 1의 측정에서, 코팅 갭은 150um, 조성물의 도포량은 16cc, 노광량은 87mj, 프릿의 경사(α)는 36도로 일정하게 유지하였다.
코팅 속도
(mm/s) 		항목 평균 0mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm
실시예 1 20 폭 16.0 +1.2 +0.6 +0.3 +0.2
높이 1.14 +0.2 +0.1 0 0
실시예 2 50 폭 15.9 +1.2 +0.6 +0.2 +0.2
높이 1.14 +0.2 +0.1 0 -0.1
실시예 3 75 폭 16.1 +1.2 +0.6 +0.2 +0.1
높이 1.14 +0.2 +0.1 0 0
비교예 1 100 폭 16.0 +1.5 +0.7 +0.2 +0.2
높이 1.14 +0.2 +0.2 0 0
표 1에 나타난 바와 같이, 코팅 속도를 80mm/s 이하로 유지한 실시예 1 내지 3의 경우, 프릿과의 거리 0mm 및 0.5mm에서 폭 및 높이가 평균과 비교해 일정한 범위를 유지하고 있는 데 비해, 코팅 속도를 100mm/s로 한 비교예 1의 경우, 프릿과의 거리 0mm 및 0.5mm에서 폭 및 높이의 증가폭이 큰 것을 알 수 있다.
표 2의 측정에서는, 코팅 갭 150um, 코팅 속도 100mm/s, 조성물의 도포량 16cc, 프릿의 경사(α) 36도를 일정하게 유지하면서, 노광량의 변화에 따른 막의 폭 및 높이를 평균과 비교하였다.
노광량
(mj) 		항목 평균 0mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm
실시예 4 87 폭 16 +1.5 +0.7 +0.2 +0.2
높이 1.14 +0.2 +0.2 0 0
실시예 5 108 폭 16 +1.3 +0.6 +0.2 +0.1
높이 1.12 +0.2 +0.2 0 +0.1
비교예 2 70 폭 16 +1.8 +0.8 +0.2 +0.2
높이 1.15 +0.3 +0.2 0 +0.1
표 2에 나타난 바와 같이, 노광량을 각각 87mj 및 108mj로 하여 노광을 진행한 실시예 4 및 5의 경우, 프릿과의 거리 0mm 및 0.5mm에서 폭 및 높이가 평균과 비교해 일정한 범위를 유지하고 있다. 이에 비해, 노광량을 70mj로 한 비교예 2의 경우, 프릿과의 거리 0mm 및 0.5mm에서 폭 및 높이의 증가폭이 큰 것을 알 수 있다.
표 3의 측정에서는, 코팅 갭 150um, 코팅 속도 100mm/s, 조성물의 도포량 16cc, 노광량 70mj를 일정하게 유지하면서, 프릿의 경사(α) 변화에 따른 막의 폭 및 높이를 평균과 비교하였다.
프릿 경사
(α, 도) 		항목 평균 0mm 0.5mm 1.0mm 1.5mm
실시예 6 19 폭 16.2 +0.9 +0.4 +0.1 0
높이 1.15 +0.1 +0.1 -0.1 +0.1
실시예 7 27 폭 16 +1.2 +0.6 +0.2 +0.1
높이 1.14 +0.2 +0.1 0 0
비교예 3 36 폭 16 +1.5 +0.7 +0.2 +0.2
높이 1.14 +0.2 +0.2 0 0
표 3에 나타난 바와 같이, 프릿의 경사(α)를 19도 및 27도로 형성한 실시예 6 및 7의 경우, 프릿과의 거리 0mm 및 0.5mm에서 폭 및 높이가 평균과 비교해 일정한 범위를 유지하고 있다. 이에 비해, 프릿의 경사(α)를 36도로 형성한 비교예 3의 경우, 프릿과의 거리 0mm 및 0.5mm에서 폭 및 높이의 증가폭이 큰 것을 알 수 있다.
위의 표 1 내지 3에서 나타난 결과를 종합하여 볼 때, 코팅 속도, 노광량 및 프릿의 경사에 따라 BM층 형성용 조성물을 사용하여 형성한 막의 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있다. 이러한 조건의 영향을 다시 한 번 확인하기 위하여, 착색층 형성용 조성물을 사용하여 추가 테스트를 진행하였다.
기준이 되는 비교예 4는 프릿을 형성하지 않은 상태에서 적, 녹, 청색의 착색층 형성용 조성물을 사용하여 막을 형성한 후 각각 투과율 및 휘도를 측정하였다. 실시예 8은 위의 표 1 내지 3에서 나타난 결과를 종합하여, 코팅 갭 150um, 코팅 속도 50mm/s, 조성물의 도포량 16cc, 노광량 108mj, 프릿의 경사(α) 19도를 적용하였다. 비교예 5는 코팅 갭 150um, 코팅 속도 100mm/s, 조성물의 도포량 16cc, 노광량 87mj, 프릿의 경사(α) 36도를 적용하였다.
형성된 막의 폭은 Mercury8000s(V-Technology社)를 사용하여 측정하였다. 색도, 광학 밀도 및 투과율은 분광측정기 LCF-5100(한국오츠카전자)를 사용하여 측정하였다. 프릿 주변과 프릿의 영향을 받지 않는 부분의 막 두께 및 특성치를 측정한 후 그에 따른 편차인 (Max-Min)/Ave*100/2(여기에서, Max는 최대값, Min는 최소값, Ave는 프릿의 영향을 받지 않는 부분의 값)를 기준으로 특성치를 비교하였다.
Figure PCTKR2023014779-appb-img-000001
기준이 되는 비교예 4의 경우 표 4에서 음영으로 표시된 바와 같은 ±3%의 편차를 나타내었으며, 실시예 8의 경우 표 4에서 굵은 글씨로 표시된 바와 같은 ±4%의 편차를 나타내었고, 비교예 5의 경우 표 4에서 기울임 글꼴로 표시된 바와 같은 ±6%의 편차를 나타내었다.
또한, 동일한 조건으로 BM층 형성용 조성물을 사용하여 막을 형성하고 그 특성치를 비교하였다.
Figure PCTKR2023014779-appb-img-000002
BM층 형성용 조성물을 사용한 막의 경우에도 유사하게, 기준이 되는 비교예 4의 경우 표 4에서 음영으로 표시된 바와 같은 ±3%의 편차를 나타내었으며, 실시예 8의 경우 표 4에서 굵은 글씨로 표시된 바와 같은 ±4%의 편차를 나타내었고, 비교예 5의 경우 표 4에서 기울임 글꼴로 표시된 바와 같은 ±6%의 편차를 나타내었다.
이와 같이 코팅 속도, 노광량, 프릿의 경사를 조정함에 따라, 사양에 적합한 착색층 및 BM층 형성이 가능함을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상술한 본 발명의 실시예들은 독립적으로 또는 그 특징들의 일부 또는 전부를 조합하여 적용될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 정해지며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
100: 컬러필터 110: 기판
120: 프릿 130: 블랙 매트릭스층
135: 패턴 경계부 140: 착색층
200: 디스플레이 패널 210: 제2 기판
220: OLED층

Claims (17)

  1. 유리 기판;
    상기 유리 기판 상에 형성된 프릿(frit);
    상기 유리 기판 상의 상기 프릿 안쪽에 형성된 패턴 경계부;
    상기 유리 기판 상의 상기 패턴 경계부 안쪽에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층;
    상기 BM층 사이에 형성된 제1 착색층 및 상기 패턴 경계부와 상기 BM층 사이에 형성된 제2 착색층을 포함하며,
    상기 패턴 경계부는 상기 프릿으로부터 상기 BM층 방향으로 경사진 제1 상면을 포함하는 컬러필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 경계부는 상기 제1 상면으로부터 상기 BM층 방향으로 평탄한 제2 상면을 더 포함하는 컬러필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 경계부의 폭 및 평균 높이는 각각 상기 BM층의 폭 및 평균 높이보다 큰 컬러필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프릿의 단면은 사다리꼴 형상이며,
    상기 사다리꼴 형상의 기울어진 변의 수평 방향에 대한 각도는 5도 내지 30도인 컬러필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프릿과 상기 패턴 경계부 사이의 거리는 200um 내지 1500um인 컬러필터.
  6. 유리 기판;
    상기 유리 기판 상에 형성된 프릿(frit);
    상기 유리 기판 상의 상기 프릿 안쪽에 형성된 제1 패턴 경계부;
    상기 유리 기판 상의 상기 제1 패턴 경계부 안쪽에 형성된 제2 패턴 경계부;
    상기 유리 기판 상의 상기 제2 패턴 경계부 안쪽에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층;
    상기 BM층 사이에 형성된 제1 착색층 및 상기 제2 패턴 경계부와 상기 BM층 사이에 형성된 제2 착색층을 포함하며,
    상기 제1 패턴 경계부는 상기 프릿으로부터 상기 BM층 방향으로 경사진 제1 상면을 포함하는 컬러필터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm인 컬러필터.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 굴절률은 1.4 내지 1.8인 컬러필터.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 반사방지용인 컬러필터.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 편광판 대체용인 컬러필터.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 컬러필터; 및
    상기 컬러필터에 결합된 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 프릿(frit)이 형성된 유리 기판 상의 상기 프릿 안쪽에 패턴 경계부 및 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층을 형성하는 단계; 및
    상기 BM층 사이에 제1 착색층을 형성하고 상기 패턴 경계부와 상기 BM층 사이에 제2 착색층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 패턴 경계부는 상기 프릿으로부터 상기 BM층 방향으로 경사진 제1 상면을 갖도록 형성하는 컬러필터의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 패턴 경계부 및 BM층을 형성하는 단계 이전에, 상기 유리 기판 상에 상기 프릿을 형성하는 단계를 더 포함하는 컬러필터의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 패턴 경계부 및 상기 BM층은 슬릿 코팅 방법으로 형성하는 컬러필터의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 착색층은 슬릿 코팅 방법으로 형성하는 컬러필터의 제조방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 슬릿 코팅 시 코팅 속도는 20mm/s 내지 80mm/s인 컬러필터의 제조방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 패턴 경계부 및 BM층을 형성하는 단계 및 상기 제1 착색층 및 제2 착색층을 형성하는 단계에서 노광량은 80mj 내지 120mj인 컬러필터의 제조방법.
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