KR100262021B1 - 다색표시 장치의 제조방법 - Google Patents

다색표시 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

전착법을 이용하여 칼리필터를 용이하고도 균일하게 제조한다.
투명기판상에 형성된 투명전극상에 특정 포지형 감광성 수지층을 형성시키고, 그 다음에 수지층의 제거 단계를 거치지 않고, 노광 및 현상처리 하여 원하는 패턴을 얻는 단계 및 전착에 의해 원하는 색상층을 형성시키는 단계를 반복한다.

Description

[발명의 명칭]
다색표시장치의 제조방법
[기술분야]
본 발명은 액정 등과 같은 다색표시소자에 사용되는 다색표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
[배경기술]
통상의 칼라필터 형성방법으로는 여러 방법이 있다. 그중에서도, 주목할만한 방법은 전착법을 이용하는 것이다. 예를 들면, 일본국 특허 공개 제61-272720호의 공보에는 기판상에 전기전도층을 형성시키고, 그 층 위에 포지형 감광성 피막을 형성시켜 노광한 후 노광부를 제거하여 전착에 의해 원하는 색상층을 형성하는 것을 포함하는 방법이 기술되어 있다. 이 방법에서는 포지형 감광성 피막이 형성되므로, 노광부만이 현상액에 이상적으로 용해됨으로써 잔류 감광성 피막에 대해 노광 및 현상처리를 반복수행할 수 있다.
그러나, 포지형 감광성 피막의 경우, 비노광부는 1차 현상시 현상액 및 전착에 의해 변형되어, 나머지 부분에 대해 다시 노광 및 현상처리할 수 없게 되므로, 시판되고 있는 퀴논 디아지드를 사용할 수 없다. 따라서, 상기 방법에서는 우선, 노광 및 현상처리한 포지형 감광성 피막을 전부 제거한 다음 포지형 감광성 피막을 다시 형성시켜야 하는 제거 단계가 필요하여 처리 단계가 복잡해진다.
또한, 일본국 특허 공개 제61-279803호의 공보에는 퀴논디아지드를 함유하는 포지형 감광성 조성물을 사용하여 노광, 현상 및 전착을 반복 수행하는, 칼라필터의 제조방법이 또한 기술되어 있다. 이 경우에는, 퀴논디아지드는 가열에 의해 분해 되므로, 이는 제2색상층을 형성하는 단계 후에는 포지형 감광성 피막으로 작용할 수 없게 된다.
본 발명은 더욱 간소화된 생산공정에 의해, 균일한 박막으로 미세하게 착색된 우수한 패턴을 갖는 칼라필터를 얻을 수 있는 다색표시장치의 제조방법을 제공한다.
[발명의 상세한 설명]
즉, 본 발명은 (a) 투명기판상에 투명 전기전도층을 형성하는 단계; (b) 카복실산의 3급 부틸에스테르 또는 페닐의 3급 부틸 카보네이트와 같은 산에 대해 불안정한 분지 그룹을 갖는 중합체 및 노광시 산을 생성하는 광중합개시제를 포함하는 포지형 감광성 수지 조성물을 상기 투명 전기전도층 상에 도포하는 단계; (c) 감광성 수지층 위에 원하는 패턴을 갖는 마스크를 놓은 후 노광하고 현상하여 투명 전기전도층의 일부를 노출시키는 단계; (d) 노출된 투명 전기전도층 위에 원하는 색상층을 형성시키는 단계; 및 (e) 상기 단계 (c) 및 (d)를 원하는 만큼 반복하는 단계를 포함하는, 다색표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 기판(1)위에 투명 전기전도층을 우선 형성시킨다. 기판은 다색표시장치에 통상 사용되는 것일 수 있으며, 그의 예를들면 유리기판, 플라스틱기판 등이 있다. 투명 전기전도층으로는 예를들면 산화 주석, 산화 인듐, 산화 안티몬을 주성분으로 함유하는 것을 적절히 사용한다. 투명전도층은 증착, 스패터링 spattering)과 같은 본 분야에 잘 알려진 방법으로 형성시킨다.
다음에는 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 전기 전도층(2)위에 포지형 감광성 수지층(3)을 형성시킨다. 이 포지형 감광성 수지층은 일단 도포된 후에 몇차례라도 노출 및 현상할 수 있는 감광성수지층이다. 예를들면, 카복실산의 3급 부틸 에스테르 또는 페닐의 3급 부틸 카보네이트로 이루어진 산에 대해 불안정한 분지 그룹을 갖는 중합체를 함유하는 포지형 감광성 수지 조성물이다(미합중국 특허 제4,491,628호 및 일본국 특허 공개 제2-309358호의 공보 참조). 이 경우에, 산에 대해 불안정한 본지 그룹을 갖는 중합체는 상기 산에 대해 불안정한 분지 그룹을 갖는 중합가능한 화합물의 중합체 또는 공중합체이다.
산에 대해 불안정한 분지 그룹을 갖는 중합가능한 화합물로는 p-t-부톡시카보닐옥시-α-메틸스티렌, p-t-부톡시카보닐옥시스티렌, t-부틸-p-비닐벤조에이트, t-부틸-p-이소프로페닐페닐옥시 아세테이트, t-부틸 메타크릴레이트 등이 포함된다. 상기 단량체와 공중합할 수 있는 단량체의 예로는 모노올레핀 및 디올레핀 탄화수소가 포함된다. 광 조사(노광)에 의해 산을 생성하는 광중합개시제는 일반적으로 오늄염으로서, 이는 알려져 있다.
상기 포지형 감광성 수지 조성물상에 원하는 패턴을 갖는 마스크(4)를 올려 놓은 후(도 1(c)) 노광시키면, 감광성 수지 조성물층의 노광부가 용출될 수 있다. 다음에는, 예정된 용출액을 사용하여 감광성 수지 조성물을 용출시켜 패턴화된 기판을 형성한다(도 1(d)). 마스크 및 용출기술은 알려져 있다. 기판은 도 1(d)에 도시된 바와 같이, 전기전도층(2)의 착색해야 하는 위치를 노출시킨 형태이다. 도 1(e)에서 볼 수 있는 바와 같이, 전기전도층(2)에 전류가 흐르도록 하면서 전착욕에서 전착을 수행하여 색상층 5(적색(R))를 형성시킨다.
이 방법에서 사용되는 전착욕의 막 형성 성분으로 사용된 합성 중합체 수지는 양이온성, 음이온성 또는 양쪽성 수지일 수 있으며, 이의 예를 들면 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리 부타디엔 수지, 폴리아미드 수지, 카복실 그룹 함유 폴리부타디엔, 카복실 그룹 함유 알키드 수지 등과 같은 잘 알려진 여러가지 수지가 있다. 또한, 특정 이온특성기를 갖는 어떤 합성 중합체 수지는 전기전도층(2)에 작용하므로, 이러한 점을 고려하여 막 형성 성분을 선택할 필요가 있다.
전착욕 및 기타 상세한 설명은 일본국 특허 공개 제59-114592호, 본 발명자들의 일본국 특허 공고 제62-46321호(특허 공개 제63-210901호)의 공보에 실려 있다. 전착성 도료는 광중합성 및 열경화성 도료일 수 있다.
다음에는, 상술한 바와 동일한 방법으로, 기판(1)위에 형성된 포지형 감광성 수지층과 색상층 위에 포지 마스크(4)를 올려놓고(도 1(f))노광시킨 후 감광성 수지 조성물층의 노광부를 용출시켜 패턴화된 기판을 얻는다(도 1(g)).
또한, 도 1(h)에 도시된 바와같이, 전기전도층(2)에 전류가 흐르도록 하면서 전착욕에서 전착을 수행하여 색상층 6(예, 녹색(G))을 형성시킨다. 다음에는, 도 1(f) 내지 도 1(h)의 단계를 반복 수행하여, 색상층 7(예, 청색(B))을 형성시킨다(도 1(i) 내지 도1(k)).
필요에 따라, 청색, 적색 및 녹색층 외에 흑색 매트릭스를 형성시킬 수도 있다. 이 경우에는, 기판에서 색상층(R, G 및 B) 및 포지형 감광성 층이 남아 있는 전표면을 노광시키고 더 용출시켜 색상층(R, G 및 B)을 제외한 전기전도층(2)을 노출시킨다(도 1(l)).
다음에는, 도 1(m)에 도시된 바와 같이, 전기전도층(2)에 전류가 흐르도록 하면서 전착욕에서 전착을 수행하여 색상층8(예, 흑색)을 형성시킬 수 있다. 또한, 전착법 이외의 다른 방법을 사용하여 흑색 매트릭스를 형성시킬 수도 있다.
본 발명의 칼라 필터 형성방법에 따라, 전기전도층의 형태에 관계없이, 어떠한 배열이나 형상의 색상층을 갖는 칼라 필터를 제조할 수 있다.
본 발명에서는, 원하는 색상층의 배열 및 형상을 고려하여, 도 1(c), 도 1(f) 및 도 1(i)에서 노광에 사용된 마스크를 디자인할 필요가 있다.
[실시예]
이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이들로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
[참고실시예 1]
포지형 감광성 수지 조성물의 제조
2.0g의 아조비스이소부티로니트릴을 함유하는 크실렌 50g에 t-부틸 메타크릴레이트 65.0g, 부틸 아크릴레이트 20.0g 및 메틸 메타크릴레이트 20.0g을 가하고 혼합물을 질소기류하, 60℃에서 10시간동안 교반하면서 가열하였다. 냉각시킨 후, 반응 생성물을 테트라하이드로푸란으로 희석하고 석유 에테르/메탄올로 세정하였다. 생성된 중합체(93.0g, 수율 93%)는 22,000의 중량평균 분자량(GPC)을 가졌다. 중합체를 고체물질의 양이 20중량%가 되도록 테트라하이드로푸란에 용해시키고, 추가로, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트를 20중량%의 양으로 상기 중합체에 가하여 포지형 감광성 수지 조성물을 얻었다.
[참고실시예 2]
N, N-디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 스티렌, 에틸 아크릴레이트 및 p-하이드록시벤조산을 각각 글리시딜 아크릴레이트와 동몰량 반응시켜 수득한 각각의 화합물을 3:2:4:1의 몰비로 서로 공중합시킨 유기 중합체 결합제(중량평균 분자량 70,000) 80중량부, 2, 2-디메톡시-2-페닐아세토페논 0.5중량부 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 14.5 중량부를 포함하는 양이온 감광성 수지 조성물을 휘발성 성분 함량이 80%가 되도록 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르로 희석하고 0.5 당량 아세트산으로 중화시킨 다음 탈이온수로 휘발성 성분 함량을 10%로 조정하였다.
이렇게 하여 제조된 전착 가능한 수지 조성물에 후술하는 바와 같이 안료를 배합하여 3가지 색상의 양이온 전착가능한 용액을 형성시켰다.
[실시예 1]
통상적인 기법에서와 동일한 방식에 따라, 유리 기판(1) 위에 ITO(산화주석인듐) 화합물의 투명 전기전도성 막(2)을 형성시켰다. 참고실시예 1에서 제조한 포지형 감광성 수지 조성물을 스피너를 사용하여 투명 전기전도성 막(2)위에 도포하고 건조시켜 투명 전기전도성 막위에 포지형 감광성 수지 조성물 층(3)을 형성시켰다.
이어서, 상기 기판을 예정된 패턴을 갖는 마스크를 통해 고압 수은등에 노광시키고 100℃에서 3분간 가열하였다. 알칼리 용액으로 현상한 후, 노출부분에 염이 형성되었고 이를 용출시킨 후 투명 전기전도층(2)의 표면이 노출되었다. 이어서, 투명 전기전도층(2)이 노출된 기판(1)을 적색의 양이온 감광성 전착가능한 수지 조성물의 전착욕에 침지시키고 투명 전도층을 음극으로 하여 5볼트의 직류를 30초간 인가했다. 이후, 기판을 꺼내어 물로 충분히 헹구었다. 이 경우, 전착가능한 조성물은 투명 전기전도성 막의 포지형 감광성 수지 조성물위에 전착되지 않았으며 물로 헹구어 제거했다. 그러나, 전류가 흐르도록 한 전극 위에 부착된 중합체는 물에 용해되지 않으므로 물로 헹구어 제거할 수 없다. 헹구고 건조시킨 후, 우수한 투명도를 갖는 중합체 색상층이 투명한 전극 위에 형성되었다.
이어서, 바뀐 패턴을 갖는 마스크(4)를 통해 기판을 고압 수은등에 노광시키고 100℃에서 3분간 가열했다. 알칼리 용액으로 현상한 후, 투명 전도성 막(2)의 표면을 유사하게 노출시켰다. 이어서 투명 전기전도층(2)이 노출되었고 적색층이 형성된 기판(1)을 녹색 양이온 감광성 전착가능한 수지 조성물의 전착욕에 침지시키고 투명 전도층을 음극으로 하여 5볼트의 직류를 45초간 흐르도록 하였다. 그 후, 기판을 꺼내어 물로 충분히 헹궜다. 이 경우, 녹색 전착가능한 조성물은 포지형 감광성 수지 조성물과 투명 전도성 막 위의 적색층상에 전착되지 않았으며 물로 헹구어 제거했다. 헹구고 건조시킨 후 우수한 투명도를 갖는 녹색 중합체 막이 형성되었다.
또한, 바뀐 패턴을 갖는 마스크(4)를 통해 기판을 노광시키고, 가열하고 현상한 후 30초간 5볼트의 직류를 흐르도록 하여 청색의 전기전착가능한 조성물을 전착시켰다. 헹구고 건조시킨 후, 청색 중합체 막이 유사하게 형성되었다.
기판에서 포지형 감광성 수지 조성물의 남은 부분 뿐 아니라 적색, 녹색 및 청색층이 형성된 표면 전체를 고압 수은등에 노광시켰다. 알칼리 용액으로 현상한 후, 색상층을 제외한 포지형 감광성 수지 조성물을 용출시켜 투명한 전도성 막(4)의 표면을 노출시켰다.
이어서, 흑색 전착을 20초간 3볼트의 직류를 흐르도록 하여 수행했다. 헹구고 건조시킨 후, 적색, 녹색 및 청색 필터의 틈 사이에 흑색층을 형성시켰다.
마지막으로, 투명 기판위에 형성된 적색, 녹색 및 청색 막의 전체 표면을 200mJ/㎠에서 노광시켜 막을 경화시켰다.
색상층의 막 두께는 2.0μ이었다.
[발명의 효과]
본 발명에 따르면, 투명 기판상에 포지형 감광성 수지층을 한번만 형성시킴으로써 칼라필터를 형성할 수 있으므로, 내식막의 제거와 같은 불편한 단계를 거치지 않아도 된다.
또한, 균일한 막 두께를 갖는 여러 색상의 필터를 형성할 수 있으므로, 막 두께의 분포에 기인한 색조 변화가 배제되어 우수한 표시 화상을 형성한다.
또한, 감광성 수지층의 현상에 의해 노출된 투명 전극은 항상 새롭고 오염되지 않으며 유리하게는, 전착에 의해 색상층을 형성한다.
[도면의 간단한 설명]
제1a도 내지 제1m도는 본 발명의 칼라필터 형성 방법을 도시한 흐름도이다.

Claims (4)

  1. (a) 투명기판상에 투명 전기전도층을 형성시키는 단계; (b) 카복실산의 3급 부틸에스테르 또는 페닐의 3급 부틸 카보네이트와 같은 산에 대해 불안정한 분지 그룹-함유 중합체 및 노광시 산을 생성하는 광중합개시제를 포함하는 포지형 감광성 수지 조성물을 상기 투명 전기전도층 위에 도포하는 단계; (c) 감광성 수지층 상에 원하는 패턴을 갖는 마스크를 올려놓은 후 노광 및 현상처리 하여 투명 전기전도층의 일부를 노출시키는 단계; (d) 노출된 투명 전기전도층 위에 원하는 색상층을 형성시키는 단계; 및 (e) 상기 단계 (c) 및 (d)를 원하는 만큼 반복하는 단계를 포함하는, 다색표시장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 색상층 형성단계(d)에서 전착에 의해 적색, 녹색 및 청색 패턴을 형성시키는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 적색, 녹색 및 청색 패턴의 틈 사이에 흑색 매트릭스가 존재하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단계(c) 및 (d)를 반복하여 흑색 매트릭스를 또한 형성시키는 방법.
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