KR102611196B1 - 유연성 컬러필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

유연성 컬러필터 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐리어 기판 상에서 공정이 진행되는 컬러필터의 제조에서 블랙 매트릭스층을 형성하기 이전에 보호층을 형성하고, 그 위에 블랙 매트릭스층과 착색층을 이어서 형성하는 유연성 컬러필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

유연성 컬러필터 및 그 제조 방법{Flexible Color Filter and Fabrication Method for the Same}
본 발명은 유연성 컬러필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 캐리어 기판 상에 공정을 진행하는 유연성 컬러필터와 그 제조 방법에 관한 것이다.
인터넷이 보편화되고 소통되는 정보의 양이 폭발적으로 증가하면서 미래에는 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 ‘유비쿼터스 디스플레이(ubiquitous display)’의 환경이 창출될 것이며, 그에 따라 정보를 출력하는 매개체인 노트북, 전자수첩 및 PDA 등과 같은 휴대용 디스플레이의 역할이 중요하게 되었다. 이러한 유비쿼터스 디스플레이 환경을 구현하기 위해서는 원하는 때와 장소에서 정보를 바로 접할 수 있도록 디스플레이의 휴대성이 요구됨과 동시에, 각종 멀티미디어 정보를 표시하기 위한 대화면 특성도 요구된다. 따라서, 이러한 휴대성 및 대화면 특성을 동시에 만족시키기 위해서는, 디스플레이에 유연성을 부여하여 디스플레이로서의 기능을 할 때에는 펼쳐서 이용할 수 있고 휴대시에는 접어서 보관할 수 있는 형태의 디스플레이가 개발될 필요성이 있다.
평판 표시 장치의 대표적인 예로는 액정 디스플레이(liquid-crystal display; LCD) 및 유기 발광 소자(organic light-emitting diode, OLED) 디스플레이를 들 수 있다.
OLED는 기존의 LCD에 비하여 매우 가볍고 얇은 화면을 구현할 수 있으며, 색재현 범위가 넓고, 응답 속도가 빠르며, 높은 명암비를 갖는 등의 장점이 있으며, 이외에도 유연성 디스플레이를 구현하는데도 가장 적합한 디스플레이로서 현재 활발하게 개발되고 있다.
특히, 백색 광원을 사용하는 백색 OLED 디스플레이는 고효율, 고해상도, 장수명 특성을 가지며 대면적 고화질의 디스플레이로 구현뿐만 아니라 일반 조명으로의 다양한 응용 가능성으로 인하여 국내외 연구자들에 의하여 본격적으로 연구가 이루어지고 있다.
백색 OLED 디스플레이에 있어 풀 컬러(full color) 구현을 위하여 컬러필터를 사용한다. 컬러필터는 적색, 녹색, 청색 착색 영역을 포함하며 이를 통과한 빛을 조합하여 색상을 표현하는데, 통상 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하고 각 착색층의 경계에서 혼색을 방지하는 역할을 하도록 블랙 매트릭스 패턴을 형성하고, 그 위에 착색층을 패터닝하여 형성한다.
이때, 블랙 매트릭스 패턴의 밀착성이 충분하지 않은 경우, 착색 영역을 형성하기 위하여 패터닝을 반복할 때 블랙 매트릭스 패턴이 손상될 수 있어 이에 따라 빛샘 현상이 발생하거나 색재현성이 떨어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 이러한 문제점은 컬러필터의 미세 패턴 구현에 장애가 된다.
막의 밀착성을 향상시키기 위하여 버퍼층을 사용하는 기술이 대한민국 등록특허 제10-0325119호에서 개시되어 있다. 개시된 방법은 액정표시장치의 컬러필터 기판에서 착색층의 보호와 표면 평활성을 유지시키는 오버코트층과 액정 구동을 위한 전압이 인가되는 투명 전도막층의 밀착성을 향상시키기 위하여 오버코트층 상에 버퍼층을 형성하고 그 위에 투명 전도막층을 형성하는 것이다.
대한민국 등록특허 제10-0325119호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컬러필터의 블랙 매트릭스층과 그 하부층 또는 기판 사이의 밀착성을 개선하여 색재현성을 향상시킬 수 있는 유연성 컬러필터와 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 컬러필터의 블랙 매트릭스층과 그 하부층 또는 기판 사이의 밀착성을 개선함으로써 컬러필터의 미세패턴을 구현할 수 있도록 하여 높은 해상도를 얻을 수 있는 유연성 컬러필터와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양상은 분리층; 상기 분리층 상에 형성된 보호층; 상기 보호층 상에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층; 및 상기 BM층 사이에 형성된 착색층을 포함하며, 상기 BM층의 하부층과의 분리 하중은 2.5 N/mm2 이상인 유연성 컬러필터를 제공한다.
여기에서, 상기 보호층은 상기 분리층의 측면까지 감싸도록 형성될 수 있다.
본 발명의 유연성 컬러필터는 상기 분리층의 하부에 배치된 기재필름을 더 포함할 수 있으며, 상기 BM층 및 착색층 위에 형성된 오버코트층을 더 포함할 수도 있다.
상기 보호층은 유기 절연막 또는 무기 절연막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 상술한 것과 같은 유연성 컬러필터를 포함하는 유연성 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 유연성 컬러필터의 제조 방법은, 캐리어 기판 상에 분리층 형성용 조성물을 도포하여 분리층을 형성하는 단계; 상기 분리층 상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 상에 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층을 형성하고, 그 사이에 착색층을 형성하는 단계; 및 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 BM층의 하부층과의 분리 하중은 2.5 N/mm2 이상이다.
여기에서, 상기 보호층은 보호층 형성용 조성물을 도포하거나 증착하여 형성할 수 있다.
본 발명의 유연성 컬러필터의 제조 방법은 상기 BM층 및 착색층 위에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에, 상기 캐리어 기판이 제거된 면 상에 기재필름을 부착하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 유연성 컬러필터에 의하면, BM층을 형성하기 전에 보호층을 형성하여, BM층과 그 하부층 또는 기판 사이의 밀착성이 향상된다.
BM층의 밀착성이 향상되면 이후 공정에서 BM층의 손상을 줄일 수 있으므로 BM층 및 따라서 착색층의 미세패턴화가 가능하며 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라 높은 해상도와 우수한 색재현성을 갖는 유연성 컬러필터 및 이를 포함하는 유연성 디스플레이 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실험예의 시험편의 단면도와 평면도이다.
도 5는 비교예의 시험편의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유연성 컬러필터와 그 제조방법의 바람직한 실시예에 관하여 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.
본 발명은 캐리어 기판 상에 공정을 진행하는 컬러필터의 BM층 하부에 보호층을 형성하여 BM층의 밀착성을 향상시킬 수 있는 유연성 컬러필터를 제시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 컬러필터는, 분리층(120), 보호층(130), 보호층(130) 상에 패터닝된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층(140), 및 BM층(140) 사이의 화소 영역에 형성된 착색층(150)을 포함하여 이루어진다.
분리층(120)은 본 발명의 제조공정에서 컬러필터의 제조가 완료된 후에 캐리어 기판과의 박리를 위해 형성하는 층이다. 따라서 분리층(120)은 캐리어 기판과는 물리적인 힘을 통해 분리될 수 있으며 분리된 후에는 기재 필름과 적층된다.
분리층(120)의 박리력은 1N/25mm 이하인 것이 바람직하며, 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 분리층(120)과 캐리어 기판의 분리시에 가해지는 물리적 힘이 1N/25mm, 특히 0.1N/25mm을 넘지 않도록 하는 물질로 분리층(120)이 형성되는 것이 바람직하다.
분리층(120)의 박리력이 1N/25mm 초과인 경우에는 캐리어 기판과의 분리시 깔끔하게 분리되지 않아, 분리층(120)이 캐리어 기판상에 잔존할 가능성이 있으며, 또한 분리층(120) 및 그 위에 형성된 보호층(130), BM층(140), 착색층(150), 오버코트층(160) 중 한 곳 이상에서 크랙이 생길 가능성도 있기 때문이다.
특히, 분리층(120)의 박리력은 0.1N/25mm 이하인 것이 보다 바람직한데, 0.1N/25mm 이하인 경우에는 캐리어 기판으로부터 박리 후에 발생하는 컬(curl)이 제어 가능하다는 측면에서 보다 바람직하다.
분리층(120)은 고분자 재질로 형성될 수 있으며, 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 포함할 수 있다.
분리층(120)의 두께는 10 내지 1000nm가 바람직하고, 50 내지 500nm인 것이 보다 바람직하다. 분리층(120)의 두께가 10nm 미만이면 분리층 도포시의 균일성이 떨어져 상부의 패턴 형성이 불균일하거나, 국부적으로 박리력이 상승하여 찢겨짐이 발생하거나, 캐리어 기판과 분리 후, 컬이 제어되지 않는 문제점이 있다. 그리고 두께가 1000nm를 초과하면 박리력이 더 이상 낮아지지 않으며, 유연성이 저하되는 문제점이 있다.
분리층(120)은 캐리어 기판과 박리 후의 표면에너지가 30 내지 70mN/m인 것이 바람직하며, 분리층(120)과 캐리어 기판과의 표면에너지 차이는 10mN/m 이상인 것이 바람직하다. 분리층(120)은 유연성 컬러필터의 제조 공정에서, 캐리어 기판과 박리될 때까지는 공정에서 캐리어 기판과 안정적으로 밀착되어야 하고, 캐리어 기판으로부터 박리 시에는 컬러필터의 찢김이나 컬이 발생하지 않도록 용이하게 박리되어야 한다. 분리층(120)의 표면에너지를 30 내지 70mN/m이 되도록 하면 박리력 조절이 가능하고, 분리층(120)과 인접하는 보호층(130)과의 밀착력이 확보되어 공정 효율이 향상된다. 또한 분리층(120)과 캐리어 기판과의 표면에너지 차이가 10mN/m 이상일 경우 캐리어 기판으로부터 원활하게 박리되어 컬러필터의 찢김이나 크랙을 방지할 수 있다.
보호층(130)은 분리층(120) 상에 형성되어 그 위에 형성되는 BM층의 밀착성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 보호층(130)은 유기 절연막 또는 무기 절연막으로 형성될 수 있으며, 유연성 컬러필터로서의 기능을 확보하기 위하여 보호층(130)이 유기층으로 형성될 때에는 분리층(120)과 관련하여 상술한 것과 같은 고분자 재질이 사용될 수 있다. 보호층(130)의 두께는 0.5 내지 5 ㎛ 으로 형성될 수 있다.
BM층(140)은 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하고 각 착색층의 경계에서 혼색을 방지하는 역할을 하는 차광층이다. 따라서, BM층(140)은 불투명 물질로 형성되며, 화소 영역을 둘러싸도록 패터닝되어 있다.
BM층(140)은 하부층과의 밀착성을 향상하기 위하여 보호층(130) 상부에 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보호층(130) 상부에 형성된 BM층(140)의 분리 하중은 평균 2.5 N/mm2 이상이다.
착색층(150)은 컬러 디스플레이를 위한 색 구현을 위한 층으로 통상적으로 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)이 패턴화되어 있으며, BM층(140) 사이에 배치된다. 그러나, 착색층이 적색, 녹색, 청색의 패턴을 모두 포함하여야 하거나 적색, 녹색, 청색의 패턴만을 포함하여야 하는 것은 아니며, 유연성 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.
한편, 외광이 각 색상의 착색층에 도달하면 해당 색상의 파장을 갖는 광만 투과하고 나머지 두 색상의 파장을 갖는 광은 흡수되므로,　외광의 입사 광량을 효과적으로 줄일 수 있어,　착색층이 외광반사 방지용 편광판을 대신하는 기능을 수행할 수도 있다.
BM층(140)과 착색층(150) 또한 상술한 고분자 재질로 형성될 수도 있다.
도면 상에 도시되어 있지는 않지만, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터는, 분리층(120) 하부에 유연성 기재필름을 부착하여 유연성 컬러필터 기판을 구성할 수 있다.
기재 필름은 투명필름이나 편광판일 수 있다.
투명필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성이 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다.
이와 같은 투명 필름의 두께는 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1 ∼ 500㎛ 정도이다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 투명 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 상기 투명 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 투명 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마 처리, 코로나 처리, 프라이머 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
또한, 투명필름은 등방성필름, 위상차필름 또는 보호필름(Protective Film)일 수 있다.
등방성필름일 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)×d], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다)가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d ) 가 -90nm ∼ +75nm 이며, 바람직하게는 -80nm ∼ +60nm, 특히 -70nm ∼ +45nm 가 바람직하다.
위상차필름은 고분자필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자코팅, 액정코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각보상, 색감개선, 빛샘개선, 색미조절 등의 광학특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다.
위상차필름의 종류에는 1/2 이나 1/4 등의 파장판, 양의 C플레이트, 음의 C플레이트, 양의 A플레이트, 음의 A플레이트, 이축성 파장판을 포함한다.
보호필름은 고분자수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치센서 표면의 보호, 공정성 개선을 위하여 사용될 수 있다.
편광판은 디스플레이 장치에 사용되는 공지의 것이 사용될 수 있다.
구체적으로는 PVA(폴리비닐알코올), TAC(트리아세틸셀룰로스)나 COP(시클로올레핀폴리머) 계열 필름을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컬러필터를 기재필름과 접착할 때 패턴을 보호하기 위하여 BM층(140)과 착색층(150) 상부에 오버코트층을 더 포함할 수도 있다.
도 2는 오버코트층을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 컬러필터는, 분리층(120), 보호층(130), 보호층(130) 상에 패터닝된 BM층(140)과 착색층(150) 및 BM층(140)과 착색층(150)을 덮고 있는 오버코트층(160)을 포함하여 이루어진다.
오버코트층(160) 또한 상술한 고분자 재질로 형성될 수도 있다.
이제 이러한 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 컬러필터의 제조 방법의 공정 단면도이다.
먼저, 도 3a에 나타난 바와 같이, 캐리어 기판(170)을 준비한 후, 분리층 형성용 조성물을 도포하여 분리층(120)을 형성한다.
캐리어 기판(170)으로는 유리 기판을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되지 않고 다른 재질을 사용할 수도 있다. 다만, 이후의 공정 온도를 견딜 수 있도록 고온에서도 변형이 되지 않는, 즉 평탄성을 유지할 수 있는 내열성을 가진 재료가 바람직하다.
분리층 형성용 조성물을 도포하는 방법으로는 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 스핀 코팅, 다이 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 스크린 코팅, 슬릿 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등을 들 수 있다. 또는 잉크젯 방식이 사용될 수도 있다.
분리층 형성용 조성물은 코팅 후 경화시켜 분리층(120)을 형성한다. 이때 경화 공정은 열경화 또는 UV경화를 단독으로 사용하거나, 열경화 및 UV 경화를 조합하여 사용할 수 있다. 열경화를 사용할 경우 오븐, 핫 플레이트 등에 의해 가열할 수 있으며, 가열 온도 및 시간은 조성물에 따라 달라질 수 있으나 일례로 80 내지 250 ℃에서 10 내지 120 분의 조건으로 열처리할 수 있다.
다음으로, 도 3b에 나타난 바와 같이, 형성된 분리층(120) 상에 보호층(130)을 형성한다.
보호층(130)은 유기 절연막을 도포하여 형성하거나 무기 절연막을 증착하여 형성할 수 있다. 유기 절연막을 사용할 때의 도포 방법으로는 공지의 코팅 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 스핀 코팅, 다이 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 스크린 코팅, 슬릿 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등을 들 수 있다. 또는 잉크젯 방식이 사용될 수도 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 분리층(120)은 물리적인 힘에 의해 박리될 수 있으며 박리력이 매우 약하기 때문에 보호층(130)이 분리층(120)의 양 측면을 감싸는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 도 3c에 나타난 바와 같이, 형성된 보호층(130) 상에 BM층(140)을 형성한다. BM층(140)은 불투명 유기 재료로 패터닝하여 형성할 수 있다.
이제, 도 3d에 나타난 바와 같이, BM층(140)의 패턴 사이의 영역에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 착색층(150)을 형성한다. 착색층(150)을 구성하는 색상은 임의로 선택될 수 있으며, 각 색상별 형성의 순서 또한 임의로 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, BM층(140)의 밀착성이 향상되므로 BM층(140)과 착색층(150)을 미세 패턴으로 구현할 수 있으며, 착색층(150) 형성 과정에서 BM층(140)의 손상이 최소화된다.
다음으로, 도 3e에 나타난 바와 같이, 형성된 BM층(140)과 착색층(150) 상에 패턴 보호를 위한 오버코트층(160)을 형성한다.
다음, 도 3f에 나타난 바와 같이, 캐리어 기판(170)을 분리층(120)으로부터 분리한다.
캐리어 기판(170)을 분리층(120)으로부터 분리하는 공정은 상온에서 진행되며, 예를 들면 유리 기판인 캐리어 기판(170)을 분리층(120)으로부터 떼어내는 물리적인 박리 방식에 의해 수행될 수 있다.
박리하는 방법은 리프트오프(Lift-off) 또는 필오프(Peel-off)의 방법이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 3g에 나타난 바와 같이, 캐리어 기판(170)이 제거된 분리층(120) 면에 기재 필름(110)을 부착한다.
도면 상에 도시되지는 않았지만, 기재 필름(110)은 접착제층을 사용하여 분리층(120)에 접착될 수 있는데, 사용 가능한 접착제는 광경화형 접착제이며 광경화 후 별도의 건조 공정이 필요하지 않으므로 제조공정이 단순하여 생산성이 향상된다. 본 발명에서 사용되는 광경화형 접착제로는 해당 분야에서 사용되는 광경화형 접착제를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 화합물 또는 아크릴계 단량체를 포함하는 조성물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 접착제층의 광경화에 있어서, 원자외선, 자외선, 근자외선, 적외선 등의 광선, X선, γ선 등의 전자파 외에, 전자선, 프로톤선, 중성자선 등을 이용할 수 있으나, 경화 속도, 조사 장치의 입수의 용이성, 가격 등으로부터 자외선 조사에 의한 경화가 유리하다.
자외선 조사를 행할 때의 광원으로서는, 고압 수은등, 무전극 램프, 초고압 수은등, 카본 아크 램프, 제논 램프, 메탈할라이드 램프, 케미컬 램프, 블랙라이트 등이 이용될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 보호층이 BM층의 밀착성을 향상시키는 효과를 확인하기 위하여 수행한 실험예와 비교예를 설명한다. 그러나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서, 본 발명을 한정하고자 하는 의도는 아니다.
실험예 및 비교예
실험예
5x5cm(두께: 0.7mm) 유리 기판을 준비하여 에탄올과 DI수로 기판을 세정한 다음, 열풍(Air blow) 건조하였다.
다음, 보호층의 도막을 형성하는데, 마이크로 피펫으로 0.70ml 방울을 떨어뜨리고 450rpm으로 10초 동안 스핀하여 5x5 스핀 코팅하였다.
스핀 후 약 3분 수평한 곳에서 방치하고, 100도에서 90초간 사전경화한 후 노광하고 230도에서 20분간 경화하여 1.15μm의 보호층을 형성하였다.
다음에는 보호층 상부에 블랙 매트릭스층을 형성하였다.
이어서 상부 유리 기판과의 합착을 위하여, 상온에서 4시간 이상 방치하여 에이징하고 -20도에서 냉동 보관된 실런트를 지름 3-4mm로 도포하고 상부 유리 기판을 부착한 후 무게추로 1분간 가압하였다.
다음 조도 18mW에서 7000mJ로 노광하고 200도에서 1시간 동안 경화하여 실험예의 시험편을 완성하였다.
이와 같이 형성된 시험편의 구조가 도 4a 및 도 4b에 나타나 있다. 도 4a 및 도 4b는 각각 완성된 시험편의 단면도와 평면도이다.
도 4a에 나타난 바와 같이, 시험편은 하부 유리 기판(710)과 보호층(720), BM층(730), 실런트(740), 상부 유리 기판(750)이 차례로 적층된 구조를 가지며, 도 4b에 나타난 바와 같이, 상부 유리 기판(750)과 하부 유리 기판(710)이 교차되도록 적층되어 있다.
비교예
비교예는 위와 동일한 조건으로 시험편을 제조하되 보호층이 없이 유리 기판 상에 BM층을 형성한 구조로서, 그 단면도가 도 5에 나타나 있다.
도 5에 나타난 바와 같이, 비교예에는 보호층이 형성되어 있지 않고, 하부 유리 기판(810)과 BM층(830), 실런트(840), 상부 유리 기판(850)만이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
다음, UTM 시험기 INSTRON 5567을 사용한 테스트를 통하여 블랙 매트릭스의 밀착성을 측정하였다. 구체적으로 10mm/min의 속도로 상부 및 하부 유리 기판을 각각 위 아래로 잡아당겨 블랙 매트릭스로부터 하부 유리 기판이 분리되기까지의 최대 하중 값을 실런트 면적 비율로 계산하였다.
다음의 표 1에 측정 결과가 도시되어 있다.
하중(N/mm2) 비교예 본 발명(실험예)
AVE 2.09 2.61
MAX 2.75 2.89
MIN 1.44 2.13
RNG 1.31 0.77
STDEV 0.44 0.22
표 1에서 나타난 바와 같이, 비교예와 비교할 때 본 발명의 실험예에서는 평균 하중이 2.61 N/mm2로 보호층이 형성되지 않은 비교예에 비해 0.52 N/mm2의 추가 하중을 견딜 수 있음을 알 수 있으며, 본 발명의 실험예의 최대 하중과 최소 하중의 범위(0.77)와 표준편차(0.22)는 비교예에 비해 절반 정도로 매우 안정된 밀착 성능을 나타내는 것을 보여준다.
이상에서 구체적인 실시예와 실험예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형된 형태로 본 발명이 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 기재 필름
120: 분리층 130: 보호층
140: 블랙 매트릭스층 150: 착색층
160: 오버코트층 170: 캐리어 기판

Claims (10)

  1. 분리층;
    상기 분리층 상에 형성되되 상기 분리층의 측면까지 감싸는 보호층;
    상기 보호층 상에 형성된 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층; 및
    상기 BM층 사이에 형성된 착색층;을 포함하고,
    상기 BM층의 하부층과의 분리 하중은 2.5 N/mm2 이상이며,
    상기 분리층의 박리력은 0.1N/25mm 이하이고,
    상기 분리층의 두께는 10 내지 1000㎚이며,
    상기 보호층의 두께는 0.5 내지 5㎛인,
    유연성 컬러필터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리층의 하부에 배치된 기재필름을 더 포함하는,
    유연성 컬러필터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 BM층 및 착색층 위에 형성된 오버코트층을 더 포함하는,
    유연성 컬러필터.
  5. 제 1,3,4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 유기 절연막 또는 무기 절연막 중 적어도 하나를 포함하는,
    유연성 컬러필터.
  6. 제 1,3,4 항 중 어느 한 항에 따른 유연성 컬러필터를 포함하는 유연성 디스플레이 장치.
  7. 캐리어 기판 상에 분리층 형성용 조성물을 도포하여 분리층을 10 내지 1000㎚의 두께로 형성하는 단계;
    상기 분리층의 측면까지 감싸면서 상기 분리층 상에 보호층을 0.5 내지 5㎛의 두께로 형성하는 단계;
    상기 보호층 상에 블랙 매트릭스(black matrix, BM)층을 형성하고, 그 사이에 착색층을 형성하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판을 상기 분리층으로부터 제거하는 단계;를 포함하며,
    상기 BM층의 하부층과의 분리 하중은 2.5 N/mm2 이상이고, 상기 분리층의 박리력은 0.1N/25mm 이하인,
    유연성 컬러필터의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호층은 보호층 형성용 조성물을 도포하거나 증착하여 형성하는,
    유연성 컬러필터의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 BM층과 착색층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 BM층 및 착색층 위에 오버코트층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 유연성 컬러필터의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판을 제거하는 단계 이후에,
    상기 캐리어 기판이 제거된 면 상에 기재필름을 부착하는 단계
    를 더 포함하는 유연성 컬러필터의 제조 방법.
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