JP2004318158A - カラーフィルター組成物とこれを利用するカラーフィルター製造方法及びカラーフィルター製造装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルター組成物を基板に塗布するとき発生する染みなどの工程不良の発生を防止する。
【解決手段】
光の波長をフィルタリングするカラーフィルターを製造するカラーフィルター組成物はバインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量がカラーフィルター組成物に対して１２〜１８重量％であり、顔料含有量は前記固形粉に対して２５％〜３８重量％である。これによってカラーフィルター組成物を基板に塗布する過程においてカラーフィルター薄膜に発生される染みを減少させ、収率も向上させる。
【選択図】
図１

Description

本発明はカラーフィルター組成物及びこれを利用するカラーフィルター製造方法及びカラーフィルター製造装置に関し、より具体的に基板に点形態の染みまたはストライプ柄の染みが発生することを防止し、収率は向上させたカラーフィルター組成物及びこれを利用するカラーフィルター製造方法に関する。

一般に、液晶表示装置はパソコン、ノートブック、自動車航法、ＴＶなどに取り付けられて使用される。液晶表示装置はＣＴＲ方式表示装置に比べて軽くて小さいので、最近液晶表示デバイスに対する需要が大きくなりつつある。

液晶表示デバイスの構成要素のうち一つであるカラーフィルターは透明基板上に白色光に含まれた赤色波長の光を選択的に通過させる赤色カラーフィルターＲ、白色光に含まれた緑色波長の光を選択的に通過させる緑色カラーフィルターＧ、白色光に含まれた青色波長の光を選択的に通過させる青色カラーフィルターＢを含む。

従来のカラーフィルターは光により除去される光重合開始剤に光をフィルタリングする着色剤及びソルベントを混合したカラーフィルター組成物をスピンコーティング方法により基板に一定の厚さで塗布した後フォトリソグラフィ工程を通じてパターニングして製作される。

しかし、最近液晶表示装置のスクリーンサイズが漸次増加されるにつれスピンコーティング方法により基板にカラーフィルターを形成するとき、カラーフィルター組成物の浪費が酷く、エネルギー消耗が非常に大きく、過度な遠心力により基板が破損されるなど多様な問題点が発生している。

最近には、このようなスピンコーティング方法の問題点を解決するためにスピンコーティング方法と全く違うスリットコーティング方法が開発された。スリットコーティング方法は基板を固定した状態で幅より長さが長いスリット形状の開口を通じてカラーフィルター組成物を吐出して基板にカラーフィルター組成物を塗布する。

しかし、このような従来スリットコーティング方法はカラーフィルター組成物が吐出される開口が非常に狭いのでカラーフィルター組成物の組成により一部が塞き止められるかカラーフィルター組成物がスリットコーターに硬化し易い構造を有する。カラーフィルター組成物がスリットコーターに付着される場合、スリットコーターに付着されたカラーフィルター組成物により基板に塗布されたカラーフィルター薄膜にストライプ染みまたは点染みが発生する問題点を有する。

従って、本発明はこのような従来の問題点を勘案したもので、本発明の第１目的は基板に塗布されたカラーフィルター薄膜にストライプ染みまたは点染みが発生しないようにするカラーフィルター組成物を提供する。

本発明の第２目的は前記カラーフィルター組成物を利用したカラーフィルター製造方法を提供する。

本発明の第３目的は前記カラーフィルター組成物を利用したカラーフィルター製造装置を提供する。

このような本発明の第１目的を具現するために、本発明１は光の波長をフィルタリングするカラーフィルターを形成するカラーフィルター組成物において、バインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量がカラーフィルター組成物に対して１２％〜１８重量％で、顔料含有量は前記固形粉中の２５重量％〜３８重量％であるカラーフィルター組成物を提供する。

このようなカラーフィルター組成物は、塗布物が所望の位置にとどまることができ、その一方で塗布中にスリットコーターなどに付着しにくい。このカラーフィルター組成物をスリットコーティング方法により基板に塗布して製造したカラーフィルター薄膜では、ストライプ染みまたは点染みの発生が少ない。

また、本発明の第２目的を具現するために、本発明２はバインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉含有量がカラーフィルター組成物に対して１２重量％〜１８重量％で、顔料含有量は前記固形粉に対して２５重量％〜３８重量％であるカラーフィルター組成物を製造する段階と、固定された基板に沿ってカラーフィルター組成物を連続的に被覆してカラーフィルター薄膜を形成する段階と、カラーフィルター薄膜をパターニングする段階とを含むカラーフィルター製造方法を提供する。この方法で製造されたカラーフィルター薄膜は、発明１と同様の作用効果を奏する。

また、本発明の第３目的を具現するために、本発明３はバインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉含有量がカラーフィルター組成物に対して１２重量％〜１８重量％で、顔料含有量は前記固形粉に対して２５重量％〜３８重量％であるカラーフィルター組成物を供給する供給ユニット、供給ユニットからカラーフィルター組成物の供給を受け幅より長さが長いスリット形状の開口を通じて基板に吐出するスリットコーター及び基板とスリットコーターとを相対移送する移送装置を含むカラーフィルター製造装置を提供する。この装置で製造されたカラーフィルター薄膜は、発明１と同様の作用効果を奏する。

本発明によると、カラーフィルター組成物の固形粉及びソルベントの重量比を調節してカラーフィルター薄膜が形成される過程においてカラーフィルター薄膜に点染み若しくはストライプ染みを減少させ、収率もともに向上させる。

以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態をより詳細に説明する。

［カラーフィルター組成物の実施例］
本発明によるカラーフィルター組成物は一定比率に混合されたバインダーとモノマー、光の波長をフィルタリングするための顔料及びソルベントで構成される。

顔料はホワイト光のうちレッド波長の光を選択的に通過させるレッド顔料と、ホワイト光のうちグリーン波長の光を選択的に通過させるグリーン顔料と、ホワイト光のうちブルー波長の光を選択的に通過させるブルー顔料とのうちいずれかが使用される。このとき、レッド顔料、グリーン顔料またはブルー顔料はカラー指数（Ｃ．Ｉ）が互いに異なる複数の顔料を所定比率で混合して使用しても良いのである。

カラーフィルター組成物にはバインダーとモノマー、顔料及びソルベント以外に、分散剤、充填剤、界面活性剤、付着加速剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤及び付着開始剤からなる群から選択される１つまたは少なくとも２つ以上の添加剤が、固形粉として混合されて使用されることができる。

ソルベントはカラーフィルター組成物に粘性及び流動性を与え、基板にカラーフィルター組成物が塗布された後揮発されてカラーフィルター組成物が基板に被膜形態で残されるようにする。

このような組成を有するカラーフィルター組成物は固形粉の含有量が非常に重要である。特に、スリットコーター方法により本実施例によるカラーフィルター組成物を基板に塗布してカラーフィルター薄膜を形成するとき、固形粉の含有量によりカラーフィルター薄膜へのストライプ染みまたは点染みの発生を抑制できる。

本実施例において、カラーフィルター組成物はバインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量がカラーフィルター組成物全体に対して１２重量％〜１８重量％で、顔料含有量は前記固形粉に対して２５重量％〜３８重量％である。このようなカラーフィルター組成物はスリットコーティング方法により基板に塗布されるときカラーフィルター薄膜にストライプ染みまたは点染みを大きく減少させる。ここで、前記バインダー及びモノマーの重量比率は５３：４３でも有り得る。

このとき、固形粉の含有量が１２重量％未満の場合、カラーフィルター組成物の粘度が急激に低くなってカラーフィルター組成物が塗布された後、流れるか任意の位置に流動されることができる。固形粉の含有量が１８重量％を越える場合、カラーフィルター組成物の粘度が急激に増加してカラーフィルター組成物が塗布される途中でスリットコーターなどに付着し、カラーフィルター薄膜にストライプ染みまたは点染みが発生するおそれがある。

望ましくは、カラーフィルター組成物は、バインダー対モノマーの重量比率が５０：５０〜６０：４０であり、カラーフィルター組成物全体に対する固形粉の含有量が１２重量％〜１５重量％であり、顔料含有量は前記固形粉に対して２８重量％〜３８重量％であるとき、優秀な品質のカラーフィルター薄膜を得られる。

また、このようにカラーフィルター組成物は固形粉及びソルベントの重量比を調節してカラーフィルター薄膜に形成された不良を防止することができるが、カラーフィルター組成物の粘度を調節することも可能である。本実施例においてはカラーフィルター組成物は粘度が２５℃で３．３〜４．１×１０^-3Ｐａ・ｓ程度に調節することが望ましい。

表１乃至表３には本発明によるカラーフィルター組成物の一実施例による物性が開示されている。

表１はレッド波長の光を選択的に通過させるレッドカラーフィルター組成物の物性であり、表２はグリーン波長の光を選択的に通過させるグリーンカラーフィルター組成物の物性であり、表３はブルー波長の光を選択的に通過させるブルーカラーフィルター組成物の物性である。表１〜３に示す実施例では、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノ‐メチルエーテルアセテート）とＥＥＰ（エチレン３‐エトキシルプロピオレイト）とを混合したものを、ソルベントとして用いた。

［カラーフィルター製造方法の実施例］
図１は本発明によるカラーフィルター製造方法を示す順序図である。

図１に示すように、まず、カラーフィルター組成物を製造する過程が実施される（段階１００）。より具体的に、カラーフィルター組成物はバインダー、モノマー、顔料、ソルベントが混合されて製造される。

カラーフィルター組成物はバインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量が１２重量％〜１８重量％で、顔料含有量は前記固形粉に対して２５重量％〜３８重量％の物性を有する。望ましくは、バインダー対モノマーの重量比率が５０：５０〜６０：４０であり、固形粉は１２重量％〜１５重量％の顔料を有し、固形粉に対する顔料含有量を２８〜３８重量％とすることができる。

このとき、カラーフィルター組成物としては、顔料、バインダー、モノマー以外に分散剤、充填剤、界面活性剤、付着加速剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤及び付着開始剤からなる群から選ばれる１または２つ以上の添加剤が固形粉に混合されたものを使用されることができる。

カラーフィルター組成物を製造するとき、カラーフィルター組成物の粘度が２５℃で３．３〜４．１×１０^-3Ｐａ・ｓ程度になるようにすることが望ましい。

カラーフィルター組成物が製造されると、続いて、基板にカラーフィルター薄膜を形成する過程が遂行される（段階２００）。カラーフィルター薄膜は段階１００で形成されたカラーフィルター組成物を薄い厚さに基板に塗布して形成する。段階２００において、基板は固定され、カラーフィルター組成物は固定された基板の一側端部から他側端部にまで全面積にかけて形成される。このとき、カラーフィルター組成物の粘度または重量比が予め説明したのと異なる場合、カラーフィルター薄膜の表面には粘染みまたはストライプ染みが発生され得る。

基板の上面にカラーフィルター薄膜が形成された後、カラーフィルター薄膜はフォトリソグラフィ工程を通じてパターニングされ（段階３００）、基板にはカラーフィルターが形成される。
［カラーフィルター製造装置］
図２は本発明の一実施例によるカラーフィルター製造装置を示す概念図である。

図２に示すように、カラーフィルター製造装置６００は供給ユニット１００、スリットコーター２００及び移送装置３００を含む。供給ユニット１００は固形粉及びソルベントからなるカラーフィルター組成物が貯蔵される。このとき、供給ユニット１００に貯蔵されたカラーフィルター組成物はバインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、カラーフィルター組成物に対する固形粉の含有量が１２重量％〜１８重量％であり、顔料含有量は前記固形粉に対して２５重量％〜３８重量％である。望ましくは、バインダー対モノマーの重量比率が５０：５０〜６０：４０であり、固形粉は１２重量％〜１５重量％の含有量を有し、顔料は固形粉に対して２８〜３８重量％であるする。また、供給ユニット１００に貯蔵されたカラーフィルター組成物は、粘度が２５℃で３．３〜４．１×１０^-3Ｐａ・ｓ程度になるように、固形粉及びソルベントの濃度を調節することも好ましい。

スリットコーター２００は、供給ユニット１００から吐出されたカラーフィルター組成物を、基板４００に塗布する。これを具現するため、スリットコーター２００は幅より長さが長いスリット形状の吐出口を有する。スリットコーター２００及び供給ユニット１００は移送配管１５０により連結される。移送配管１５０は供給ユニット１００から吐出されたカラーフィルター組成物をスリットコーター２００に移送する。

移送装置３００は、スリットコーター２００と基板４００とを相対移送させ、基板４００にスリットコーター２００から吐出されたカラーフィルター組成物が塗布されカラーフィルター薄膜４５０が形成できるようにする。

一方、供給ユニット１００とスリットコーター２００との間にはカラーフィルター組成物に含まれた気泡を除去するための気泡除去ユニット５００がさらに設置されることができる。気泡除去ユニット５００は移送配管１５０上に形成される。気泡除去ユニット５００は、カラーフィルター組成物は通過できず、気泡を成す気体は選択的に通過することができる気泡除去配管を含む。気泡除去配管から気泡を成す気体がより円滑に排出できるように気泡除去配管は減圧環境が形成された減圧チャンバ内部に配置される。

図３は図２に示されたカラーフィルター製造装置において固形粉及びソルベントの濃度を変更した後の収率変化を示すグラフである。

図３においてＸ軸の良品Ａは母基板に形成された複数個のＬＣＤ単位セルに不良が全然発生しないのを示し、良品Ｂは母基板に形成された複数個のＬＣＤ単位セルのうち不良が発生されたのを示す。良品Ａ＋Ｂは良品Ａ、良品Ｂを足した数を表す。

図３に示すように、カラーフィルター組成物の固形粉及びソルベントの重量比を変更させる以前には良品Ａ＋Ｂが８０％より多少小さいが、カラーフィルター組成物の固形粉及びソルベントの重量比を本実施例のように変更した後には良品Ａ＋Ｂが９５％以上になる。特に、良品Ａの場合、カラーフィルター組成物の固形粉及びソルベントの重量比を変更する以前より変更した後に非常に大きい幅で収率が上昇する。

図４は図２に示されたカラーフィルター製造装置において固形粉及びソルベントの濃度を変更した後の不良を示すグラフである。

図４に示すように、不良Ａはカラーフィルター薄膜に点形態で存在する不良であり、不良Ｂはストライプ形態で存在する不良を示す。

図４によると、不良Ａの場合、カラーフィルター組成物の固形粉及びソルベントの重量比を変更することで不良率が非常に大きい比率で低下され、不良Ｂの場合も非常に大きい比率で低下される。

図３及び図４に示すように、カラーフィルター組成物の固形粉及びソルベントの重量比を変更することにより工程収率は大きく増加され、不良率は大きく減少される。

本実施例においては、カラーフィルター組成物を一実施例として説明したが、本発明でカラーフィルター組成物は着色剤を除くと薄膜をパターニングするための感光物質と大きい差はないので、薄膜トランジスターを形成するに必要とされる感光物質を塗布するスリットコーティング設備などにも拡大して適用することができる。

以上、前述したようにカラーフィルター組成物を成す固形粉及びソルベントの濃度を調節して基板にカラーフィルター薄膜を形成するとき発生する点染みまたはストライプ染みを防止し、収率は大きく増加させる効果を有する。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明によるカラーフィルター製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施例によるカラーフィルター製造装置を示す概念図である。 図２に示されたカラーフィルター製造装置において固形粉及びソルベントの濃度を変更した後、収率変化を示すグラフである。 図２に示されたカラーフィルター製造装置において固形粉及びソルベントの濃度を変更した後、不良率変化を示すグラフである。

符号の説明

１００ 供給ユニット
１５０ 移送配管
２００ スリットコーター
３００ 移送装置
４００ 基板
４５０ カラーフィルター薄膜
６００ カラーフィルター製造装置

Claims (9)

1. 光の波長をフィルタリングするカラーフィルターを形成するカラーフィルター組成物において、
   バインダー対モノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量がカラーフィルター組成物に対して１２重量％〜１８重量％であり、顔料含有量は前記固形粉に対して２５重量％〜３８重量％であることを特徴とするカラーフィルター組成物。
2. 前記固形粉は、分散剤、充填剤、界面活性剤、付着加速剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤及び付着開始剤からなる群から選択された少なくとも一つの添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター組成物。
3. 前記固形粉の含有量は１２重量％〜１５重量％であることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター組成物。
4. 前記カラーフィルター組成物の粘度は２５℃で３．３〜４．１×１０^-3Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載のカラーフィルター組成物。
5. バインダー及びモノマーの重量比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量が全体の１２重量％〜１８重量％であり、顔料含有量は前記固形粉に対しての２５重量％〜３８重量％であるカラーフィルター組成物を製造する段階と、
   前記カラーフィルター組成物を固定された基板上にコーティングしてカラーフィルター薄膜を形成する段階と、
   前記カラーフィルター薄膜をパターニングする段階と、を含むことを特徴とするカラーフィルター製造方法。
6. 前記カラーフィルター組成物の粘度は２５℃で３．３〜４．１×１０^-3Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項５記載のカラーフィルター製造方法。
7. 前記カラーフィルター組成物は前記固形粉の含有量が１２重量％〜１５重量％であることを特徴とする請求項６記載のカラーフィルター製造方法。
8. バインダー及びモノマーの比率が４５：５５〜６０：４０であり、固形粉の含有量が１２重量％〜１８重量％で、顔料含有量は前記固形粉中の２５重量％〜３８重量％であるカラーフィルター組成物を供給する供給ユニットと、
   前記供給ユニットから前記カラーフィルター組成物の供給を受け幅より長さが長いスリット形状の開口を通じて基板に吐出するスリットコーターと、
   前記基板と前記スリットコーターとを相対移送する移送装置と、を含むことを特徴とするカラーフィルター製造装置。
9. 前記カラーフィルター組成物を前記基板に供給するために前記供給ユニットと前記スリットコーターは移送配管により連結され、前記移送配管には前記カラーフィルター組成物に含まれた気泡を除去する気泡除去装置がさらに設けられたことを特徴とする請求項８記載のカラーフィルター製造装置。

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