JP2008201983A - PsiCOLOR FILTER POLISHING SLURRY COMPOSITION - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、研磨液(スラリー slurry)に関し、特に、カラーフィルター研磨用の研磨液(スラリー)組成物に関する。 The present invention relates to a polishing slurry (slurry slurry), and more particularly to a polishing liquid (slurry) composition for polishing a color filter.
コンピューター性能の大幅な進歩ならびにインターネット・マルチメディア技術の高度な発展に伴って、現在、画像データの伝送は、多くが既にアナログからデジタル伝送へと転換しており、現代生活の様式に適合させるために、ビデオまたは画像装置の体積も日増しに軽くて薄いものとなっている。従来の陰極線管(CRT)は、なお利点があるものの、内部電子空間構造のために、ディスプレイ体積が巨大で空間を占用し、しかもディスプレイ時に放射線が眼を傷つけるという問題がある。従って、光電技術および半導体製造技術の発展に合わせたフラットパネルディスプレイ(Flat Panel Display)、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ディスプレイ(OLED)またはプラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel = PDP)は、既にディスプレイ製品の主流となっている。 With the great progress of computer performance and the advanced development of internet multimedia technology, the transmission of image data has been already converted from analog to digital transmission to adapt to the modern lifestyle. In addition, the volume of video or image devices is becoming lighter and thinner day by day. Although conventional cathode ray tubes (CRTs) still have advantages, due to the internal electronic space structure, there is a problem that the display volume is huge and occupies space, and radiation damages the eyes during display. Therefore, flat panel displays, such as liquid crystal displays (LCDs), organic light emitting displays (OLEDs), or plasma display panels (Plasma Display Panels = PDPs), which are adapted to the development of photoelectric technology and semiconductor manufacturing technology, are already available. It has become the mainstream of display products.
現在、液晶ディスプレイは、いずれもフルカラー・大型サイズ・高解析度の方向へ発展し、液晶ディスプレイは、必ずやカラーフィルター(Color Filter = CF)を備えて液晶ディスプレイにカラー画像機能を付与しなければならない。カラーフィルターは、ディスプレイパネルの色彩特性に影響を与えるだけでなく、同時にパネルのコントラスト(Contrast)・輝度(Luminance)・表面反射などの性能も左右する。 Currently, liquid crystal displays are all developed in the direction of full color, large size, and high resolution, and the liquid crystal display must be equipped with a color filter (Color Filter = CF) to give the liquid crystal display a color image function. . The color filter not only affects the color characteristics of the display panel, but also affects the performance of the panel, such as contrast, brightness, and surface reflection.
液晶ディスプレイがカラー画像を表示できるのは、主要にカラーフィルターに依存しており、カラーフィルター上に赤・緑・青の3色顔料フォトレジストを塗布するものである。バックライト源は、液晶および駆動ICの制御を介してグレイスケール光源を形成し、この光源が更にカラーフィルターを介して赤・緑・青色光を形成し、最後に、人の眼球の中で混合されてカラー画像を形成する。カラーフィルターは、薄膜トランジスター(Thin-Film Transistor = TFT)パネルの主要な部品であり、材料コストから見ると、カラーフィルターは、パネルコスト比率が最大である部品であって、バックライトモジュールおよび駆動ICよりも高い。 The liquid crystal display can display a color image mainly depending on the color filter, and a three-color pigment photoresist of red, green and blue is applied on the color filter. The backlight source forms a grayscale light source through the control of the liquid crystal and the driving IC, and this light source further forms red, green and blue light through the color filter, and finally mixes in the human eyeball A color image is formed. Color filters are the main components of thin-film transistor (TFT) panels, and from the viewpoint of material costs, color filters are components with the largest panel cost ratio, including backlight modules and drive ICs. Higher than.
図1は、公知のカラーフィルターを示す構造説明図である。図1に示すように、カラーフィルター(Color Filter)の基本構造は、ガラス基板(Glass Substrate)100とブラックマトリックス(Black Matrix)102とカラー層(Color Layer)104a〜104cと保護層(Over Coat)106と酸化インジウム錫(ITO)透明導電膜108とからなる。現在、ガラス基板100の厚さは、既に0.63mmまたは0.55mmまで減少して、大型LCDモジュールの重量を低下させている。ブラックマトリックス102は、主要に、カラー層104a〜104cの3色を仕切るもので、色彩コントラストを向上させるキーポイントとなっている。ブラックマトリックス102は、一般に低反射を要求され、反射が少ないほど良く、色彩表現も良くなるもので、ブラックマトリックス102の材料は、クロムと樹脂の2種類がある。 FIG. 1 is a structural explanatory view showing a known color filter. As shown in FIG. 1, the basic structure of the color filter is a glass substrate (Glass Substrate) 100, a black matrix (Black Matrix) 102, color layers (Color Layer) 104a to 104c, and a protective layer (Over Coat). 106 and indium tin oxide (ITO) transparent conductive film 108. Currently, the thickness of the glass substrate 100 has already been reduced to 0.63 mm or 0.55 mm, reducing the weight of the large LCD module. The black matrix 102 mainly partitions the three colors of the color layers 104a to 104c and is a key point for improving the color contrast. The black matrix 102 is generally required to have low reflection, and the less the reflection, the better, and the better the color expression. The black matrix 102 has two types of materials, chromium and resin.
カラーフィルターの製造方法は、10種類以上も有り、常用される技術としては、顔料分散法、染色法、印刷法、電着法があり、そのうち、顔料分散法が高い信頼性と高い解析度と耐高温性など良好な特性を備えているので、広く採用されている。 There are more than 10 types of color filter manufacturing methods, and commonly used techniques include pigment dispersion method, dyeing method, printing method, and electrodeposition method. Among them, the pigment dispersion method has high reliability and high analysis degree. Widely adopted because it has good characteristics such as high temperature resistance.
顔料分散法でカラーフィルターを製作するのに用いられるフォトレジストインク(カラーフォトレジストとも言う)の基本組成は、顔料、分散剤、添加剤、接合樹脂、反応性希釈剤などの単体以外にも、光重合開始剤および溶剤などの物質を含んでいる。赤・緑・青3原色の着色材料であるフォトレジストインクは、一般に、アルカリ性現像のネガティブフォトレジスト(negative photo-resist)である。現在、カラーフィルターの主流となっている製造方法は、顔料分散法であり、使用する材料は、顔料性化合物が主なものであり、顔料の構造には、ジアゾ系、フタロシアニン有機顔料(phthalocyanine organic pigments)および各種の混合多環系があり、異なる特性・製品の機能ならびに工程などを考慮して、異なる混合物を使用する。 The basic composition of the photoresist ink (also called color photoresist) used to produce a color filter by the pigment dispersion method is not only a simple substance such as a pigment, a dispersant, an additive, a bonding resin, a reactive diluent, It contains substances such as photopolymerization initiators and solvents. Photoresist ink, which is a coloring material for the three primary colors of red, green, and blue, is generally a negative photo-resist for alkaline development. Currently, the main production method of color filters is the pigment dispersion method, and the materials used are mainly pigment compounds, and the structure of the pigment includes diazo, phthalocyanine organic pigments (phthalocyanine organic pigments). pigments) and various mixed polycyclic systems, using different mixtures taking into account different properties, product functions and processes.
顔料分散法のカラーフィルター製造工程は、ブラックマトリックス工程と、RGB工程と、後工程とを含む。先ず、ブラックマトリックス工程は、酸化窒素シリコン保護膜で被覆した無アルカリ硼素ガラス基板上に、酸化クロム/クロムの低反射2層膜をスパッタリング形成して、基板として使用する。この低反射2層膜を遮光金属(metal black)層という。次に、スピンコーティング(spin coating)方式で遮光金属層上にポジティブフォトレジストを形成する。更に、ブラックマトリックスのフォトマスクパターンにより、紫外線を照射するとともに露光して、フォトレジストを現像した後、遮光金属層をエッチングしてブラックマトリックスパターンを形成する。 The color filter manufacturing process of the pigment dispersion method includes a black matrix process, an RGB process, and a post process. First, in the black matrix process, a chromium oxide / chromium low-reflection two-layer film is formed by sputtering on an alkali-free boron glass substrate coated with a nitrogen oxide silicon protective film and used as a substrate. This low-reflection two-layer film is called a metal black layer. Next, a positive photoresist is formed on the light shielding metal layer by a spin coating method. Further, the black matrix photomask pattern is irradiated with ultraviolet rays and exposed to develop the photoresist, and then the light shielding metal layer is etched to form a black matrix pattern.
ブラックマトリックスパターンを形成した後、RGB工程を行うが、いわゆるRGB工程は、開口部にR,G,B3色のパターンを形成する工程である。先ず、スピンコーティング方式で赤色(R)色彩フォトレジストを塗布し、R用パターンのフォトマスクを経て、波長が248nmより小さい紫外線照射で露光し、アルカリ性系現像剤を使用して未露光部分を除去することで第1色彩用のRパターン形成し、200℃以上のポストベーキング(post baking)をしてパターンに耐薬性を備えさせる。次に、緑色(G)の色彩フォトレジストまたは青色(B)の色彩フォトレジストに取り替え、Rパターンを形成するのと同じ工程を繰り返して、GパターンとBパターンとを形成する。各パターン間は、いずれもブラックマトリックスにより仕切られており、この機能により表示時のコントラストを増加させ、雑色光の発生を防止する。最後に、後工程を行って、TFTアレイ(array)基板の対応電極であるITO透明電極層を形成して、カラーフィルターの製作を完了する。 The RGB process is performed after the black matrix pattern is formed. The so-called RGB process is a process of forming R, G, and B three-color patterns in the openings. First, a red (R) color photoresist is applied by spin coating, exposed through an R pattern photomask, and irradiated with UV light having a wavelength of less than 248 nm, and an unexposed portion is removed using an alkaline developer. By doing so, an R pattern for the first color is formed, and post baking is performed at 200 ° C. or higher to provide chemical resistance to the pattern. Next, the green (G) color photoresist or the blue (B) color photoresist is replaced, and the same process as that for forming the R pattern is repeated to form the G pattern and the B pattern. Each pattern is partitioned by a black matrix, and this function increases the contrast during display and prevents the generation of miscellaneous color light. Finally, a post process is performed to form an ITO transparent electrode layer that is a corresponding electrode of the TFT array substrate, thereby completing the production of the color filter.
カラーフィルター表面の一致した反射率・スペクトル透過率など光学特性を求め、良好な視覚効果を獲得するために、RGB工程を完了した後のカラーフィルターは、その表面に対して必ずや平坦化工程(一般に、化学機械研磨法を利用する)を行ってから、ITO透明電極層の積層を行う。図2に示したように、R,G,B3色パターンを形成する工程の後、各パターン間には、いずれもブラックマトリックスBMによって仕切られている。異なる規格要求に基づいて、研磨後の高さ、即ちR1,R2,B1,B2,G1,G2の位置が5000Å以下にならなければならない。谷底R,G,Bの位置は、研磨後の下降量(RGB lossと言う)が500Å以下に制御されなければならない。 In order to obtain optical characteristics such as matching reflectance and spectral transmittance of the color filter surface and to obtain a good visual effect, the color filter after completing the RGB process must be flattened on the surface (generally, Then, the ITO transparent electrode layer is laminated. As shown in FIG. 2, after the step of forming the R, G, B three color patterns, each pattern is partitioned by the black matrix BM. Based on different standard requirements, the height after polishing, that is, the position of R1, R2, B1, B2, G1, G2 must be less than 5000 mm. The positions of the valley bottoms R, G, B must be controlled so that the descent amount after polishing (referred to as RGB loss) is 500 mm or less.
しかしながら、化学機械研磨法によりカラーフィルターを平坦化する時、使用する研磨液(スラリー slurry)が有する化合物には、研磨過程においてカラーフィルター中の顔料の化学性質を変化させる恐れがあるので、なお改良の余地がある。 However, when the color filter is flattened by the chemical mechanical polishing method, the compound contained in the used slurry (slurry slurry) may change the chemical properties of the pigment in the color filter during the polishing process. There is room for.
そこで、この発明の目的は、研磨液が研磨過程において組成される時、カラーフィルターの材質、例えば、樹脂・染料および分散剤との相互作用を発生させる可能性を低下させて、カラーフィルター材質の安定性を維持することにより、製作されるカラーフィルターの信頼性を高め、良好な生産能力ならびに歩留まりを備えたカラーフィルターの研磨液組成物を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the possibility of generating an interaction with a color filter material, for example, a resin / dye and a dispersant, when the polishing liquid is composed in the polishing process. An object of the present invention is to provide a color filter polishing liquid composition having a high production capacity and a high yield by improving the reliability of the produced color filter by maintaining the stability.
化学機械研磨法においてカラーフィルターを平坦化する時、更に一歩進んで機械切削作用を強化し、この発明が一般の酸化物より硬度の更に高い研磨粒子を使用して、切削力を向上させ化学作用の影響を低下させることを達成するものである。 When flattening the color filter in the chemical mechanical polishing method, the mechanical cutting action is further advanced and this invention uses abrasive particles that are harder than ordinary oxides to improve the cutting force and improve the chemical action. It is achieved to reduce the influence of.
この発明の提供するカラーフィルター研磨液組成物は、少なくとも研磨材と、緩衝溶液と、添加剤とから構成される。研磨材は、炭素化合物・ダイヤモンド・窒素化合物またはその混合物から選ばれる。 The color filter polishing composition provided by the present invention comprises at least an abrasive, a buffer solution, and an additive. The abrasive is selected from a carbon compound, diamond, a nitrogen compound, or a mixture thereof.
研磨液組成物中の炭素化合物は、炭化シリコン・炭化硼素・炭化バナジウム・炭化チタン・炭化タングステン・炭化ジリコニウムまたはその混合物からなるグループより選ばれる。 The carbon compound in the polishing composition is selected from the group consisting of silicon carbide, boron carbide, vanadium carbide, titanium carbide, tungsten carbide, zirconium carbide, or a mixture thereof.
研磨液組成物中の窒素化合物が、窒化アルミニウム・窒化硼素・窒化炭素・窒化チタン・窒化タンタルまたはその混合物からなるグループより選ばれる。 The nitrogen compound in the polishing composition is selected from the group consisting of aluminum nitride, boron nitride, carbon nitride, titanium nitride, tantalum nitride, or a mixture thereof.
研磨液組成物中の研磨材粒子の一次粒径分布が1.0マイクロメートルより小さく、主要な粒径が10ナノメートルから1マイクロメートルであり、好ましくは30〜800ナノメートルである。研磨材の前記化学研磨液組成物中の含量が0.5〜45重量パーセンであり、好ましくは2〜25重量パーセントである。 The primary particle size distribution of the abrasive particles in the polishing composition is less than 1.0 micrometer and the main particle size is 10 nanometers to 1 micrometer, preferably 30 to 800 nanometers. The content of the abrasive in the chemical polishing composition is 0.5 to 45 weight percent, preferably 2 to 25 weight percent.
緩衝溶液は、pH値の調整に用いられ、pH値を緩衝する溶液とされる。緩衝溶液は、無機酸・有機酸・塩基類およびその混合物または塩類からなるグループより選ばれるとともに、カラーフィルター研磨液組成物中の含量を0.01〜0.05重量パーセントとする。緩衝溶液の選択は、研磨材の違いによって決まり、もしも無機酸を選択する場合は、硫酸・塩酸・硝酸などとすることができ、有機酸は、グリシン・ギ酸・酢酸・プロピオン酸・リンゴ酸・クエン酸・コハク酸およびその混合物からなるグループより選ばれることができる。また、選択される塩類は、更に、ナトリウム・カリウム・カルシウム・鉄の有機または無機塩類を含むことができる。塩基類は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムとすることができる。 The buffer solution is used to adjust the pH value and is a solution that buffers the pH value. The buffer solution is selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, bases and mixtures or salts thereof, and the content in the color filter polishing composition is 0.01 to 0.05 weight percent. The choice of the buffer solution depends on the abrasive material.If an inorganic acid is selected, it can be sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, etc., and the organic acid can be glycine, formic acid, acetic acid, propionic acid, malic acid, It can be selected from the group consisting of citric acid / succinic acid and mixtures thereof. In addition, the selected salts can further include organic or inorganic salts of sodium, potassium, calcium, and iron. The base can be sodium hydroxide or potassium hydroxide.
研磨液組成物の添加剤中に界面活性剤を含み、界面活性剤は、研磨液組成物の界面電位を修正することに用いられ、粒子が特定pH値のもとで分散懸濁する程度を増進させることに用いられて、研磨液組成物を安定させる。界面活性剤は、ポリカルボン酸・ポリカルボン酸のアンモニウム塩・アルカリ性塩類・脂肪族重合体またはその混合物のうちの一種類から選ぶことができる。界面活性剤のカラーフィルター研磨液組成物中の含量を0.3〜1.0重量パーセントとする。脂肪族重合体の分子量を1000〜5000ダルトンとする。 A surfactant is included in the additive of the polishing composition, and the surfactant is used to correct the interfacial potential of the polishing composition, and the degree to which the particles are dispersed and suspended under a specific pH value. Used to enhance and stabilize the polishing composition. The surfactant can be selected from one of polycarboxylic acids, ammonium salts of polycarboxylic acids, alkaline salts, aliphatic polymers or mixtures thereof. The content of the surfactant in the color filter polishing composition is 0.3 to 1.0 weight percent. The molecular weight of the aliphatic polymer is 1000 to 5000 daltons.
研磨材の違いにより、研磨液組成物の添加剤中には、N−メチルピロリドン・ブチロラクトン・メタクリラミンド・N−ビニルピロリドンまたはその一定比率により混合される組成物から選択することができる、あるいはN,N´−メチレンビサクリラミン・ポリエチレングリコール・ジメタクリレイト・メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレイトまたはその一定比率により混合される組成物から選択することができ、研磨速度ならびに艶出し品質を向上させる。 Depending on the abrasive, the additive of the polishing composition can be selected from N-methylpyrrolidone, butyrolactone, methacrylamine, N-vinylpyrrolidone, or a composition mixed at a constant ratio thereof, or It can be selected from N, N'-methylenebisacrylamine, polyethylene glycol, dimethacrylate, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate, or a composition mixed by a certain ratio thereof, and improves the polishing rate and the polishing quality.
<作用>
この発明の研磨液組成物は、カラーフィルターに適用されるものであり、とりわけカラーフィルター(color filter)について言えば、その研磨速度が従来の研磨液の研磨速度よりも優れている。
<Action>
The polishing liquid composition of the present invention is applied to a color filter, and particularly for a color filter, its polishing rate is superior to that of a conventional polishing liquid.
また、この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、特殊な研磨材を添加するので、研磨過程中にフォトレジスト材料と化学反応が発生することを低下させることができ、カラーフィルターが過度に研磨されて、不必要な侵蝕問題を引き起こすことを回避することができる。このようにして、カラーフィルターのパターン信頼性を向上させることができ、精密で寸法が精確であり光学特性が優良かつ信頼性の高い光学素子を製作することができる。 In addition, since the color filter polishing composition of the present invention adds a special abrasive, it can reduce the occurrence of chemical reaction with the photoresist material during the polishing process, and the color filter is excessively polished. Thus, unnecessary erosion problems can be avoided. In this way, the pattern reliability of the color filter can be improved, and an optical element that is precise, accurate in dimensions, excellent in optical properties, and high in reliability can be manufactured.
下記する実験結果から分かるように、この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、研磨材および成分の特性から、研磨過程中にフォトレジスト材料と化学反応が発生することを低下させることができ、フォトレジスト材料に対して予期できない影響が発生することを回避することができるので、薄膜トランジスター液晶ディスプレイ(TFT LCD)パネルの使用寿命を引き伸ばすことができる。同時に、カラーフィルターが過度に研磨されて、不必要な侵蝕問題を回避することができる。精密で寸法が精確であり光学特性が優良かつ信頼性の高い光学素子を製作することができる。 As can be seen from the experimental results described below, the color filter polishing composition of the present invention can reduce the occurrence of chemical reaction with the photoresist material during the polishing process due to the characteristics of the abrasive and the components. Since it is possible to avoid an unexpected influence on the resist material, the service life of the thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD) panel can be extended. At the same time, the color filter can be over-polished to avoid unnecessary erosion problems. It is possible to manufacture an optical element that is precise and has precise dimensions, excellent optical characteristics, and high reliability.
この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、研磨液の組成が長期にわたって安定性と活性を維持することができ、製作されるカラーフィルターパターンの信頼性が良く、優良な生産能力と歩留まりを備えている。 The color filter polishing liquid composition of the present invention is capable of maintaining the stability and activity of the polishing liquid over a long period of time, has a high reliability of the produced color filter pattern, and has excellent production capacity and yield. Yes.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、カラーフィルターの研磨の助けとなる化学助剤を指している。このようなカラーフィルター研磨液組成物は、単独でカラーフィルター研磨工程の研磨液とすることができ、また他のカラーフィルター研磨液と併せて使用することもできる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
The color filter polishing composition of the present invention refers to a chemical auxiliary agent that assists in polishing a color filter. Such a color filter polishing liquid composition can be used alone as a polishing liquid in the color filter polishing step, and can also be used in combination with other color filter polishing liquids.
この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、少なくとも1種類または1種類以上の研磨材を含み、研磨材は、炭素化合物・ダイヤモンド・窒素化合物またはその混合物から選ばれる。研磨材がもしも炭素化合物であれば、炭化シリコン・炭化硼素・炭化バナジウム・炭化タングステン・炭化ジルコニウムまたはその混合物よりなるグループから選ばれる。上記研磨材は、ダイヤモンドから選ぶことができる。前述の研磨材がもしも窒素化合物であれば、窒化硼素・窒化炭素・窒化アルミニウム・窒化チタン・窒化タンタルまたはその混合物よりなるグループから選ばれる。その粒子直径を50ナノメートルから5マイクロメートルとし、この発明の研磨材は、カラーフィルター研磨液組成物中の濃度を0.5〜45重量パーセントとし、好ましくは、2〜25重量パーセントの研磨材を含む。 The color filter polishing composition of this invention contains at least one type or one or more types of abrasives, and the abrasives are selected from carbon compounds, diamonds, nitrogen compounds, or mixtures thereof. If the abrasive is a carbon compound, it is selected from the group consisting of silicon carbide, boron carbide, vanadium carbide, tungsten carbide, zirconium carbide or mixtures thereof. The abrasive can be selected from diamond. If the aforementioned abrasive is a nitrogen compound, it is selected from the group consisting of boron nitride, carbon nitride, aluminum nitride, titanium nitride, tantalum nitride, or a mixture thereof. The particle diameter is 50 nanometers to 5 micrometers, and the abrasive of the present invention has a concentration in the color filter polishing composition of 0.5 to 45 weight percent, preferably 2 to 25 weight percent abrasive. including.
カラーフィルターを製造することは、研磨材の純度に対する要求が厳格であるから、研磨材は、高純度のものが望ましく、いわゆる「高純度」とは、供給源の総雑質含量(例えば、原料雑質および微量処理汚染物)が100ppmより小さいことを指しており、その目的は、研磨液のカラーフィルターに対する潜在汚染を低下させて、その性能と使用寿命に影響を与えることを回避することにある。 In producing a color filter, since the demand for the purity of the abrasive is strict, it is desirable that the abrasive is of high purity. The so-called “high purity” refers to the total miscellaneous content of the source (for example, raw material) The purpose is to reduce the potential contamination of the polishing liquid to the color filter and avoid affecting its performance and service life. is there.
研磨材は、水性媒体(例えば、脱イオン水)を併用して水性分散液とすることが望ましい。このような研磨材の水性分散液は、公知技術を使用して製造することができ、例を挙げて言えば、研磨材をゆっくりと適当な媒体中に添加し、この混合液に対して公知の高速剪断を行って分散して完成させる。そして、分散液のpH値を調整することにより、分散した研磨液が良好な安定性を備えるようにする。 The abrasive is preferably made into an aqueous dispersion using an aqueous medium (for example, deionized water) in combination. Such an aqueous dispersion of an abrasive can be produced using known techniques. For example, the abrasive is slowly added to a suitable medium and known to this mixture. Dispersion is completed by high-speed shearing. Then, by adjusting the pH value of the dispersion liquid, the dispersed polishing liquid is provided with good stability.
この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、少なくとの1種類の緩衝溶液を含む。この緩衝溶液は、カラーフィルター研磨液組成物のpH値を調整することに用いられる。この緩衝溶液は、無機酸・有機酸・塩基類およびその混合物または塩類よりなるグループから選ばれる。上記緩衝溶液の選択は、研磨材の違いによって決まる。無機酸は、例えば、硫酸・塩酸・硝酸などである。有機酸は、グリシン・ギ酸・酢酸・リンゴ酸・クエン酸・コハク酸およびその混合物よりなるグループから選ぶことができる。また、有機酸は、硝酸カリウム・ヨウ化カリウム・炭酸カリウムなどの有機塩類・無機塩類またはその混合物を添加することができる。緩衝溶液は、更に、ナトリウム・カルシウム・鉄イオンを含む。塩基類は、水酸化ナトリウム・水酸化カリウムなどとすることができる。 The color filter polishing composition of this invention contains at least one buffer solution. This buffer solution is used to adjust the pH value of the color filter polishing composition. This buffer solution is selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, bases and mixtures or salts thereof. The selection of the buffer solution depends on the abrasive material. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid. The organic acid can be selected from the group consisting of glycine, formic acid, acetic acid, malic acid, citric acid, succinic acid and mixtures thereof. Moreover, organic salts, inorganic salts, or mixtures thereof, such as potassium nitrate, potassium iodide, and potassium carbonate, can be added to the organic acid. The buffer solution further contains sodium, calcium, and iron ions. The base can be sodium hydroxide, potassium hydroxide, or the like.
緩衝溶液は、カラーフィルター研磨液組成物中の含量が例えば0.01〜0.05重量パーセントである。かつカラーフィルター研磨液組成物は、緩衝溶液を利用してpH値2〜10に調整することが望ましく、更にpH値5〜9に調整することが望ましい。 The content of the buffer solution in the color filter polishing composition is, for example, 0.01 to 0.05 weight percent. In addition, the color filter polishing liquid composition is preferably adjusted to a pH value of 2 to 10 using a buffer solution, and more preferably to a pH value of 5 to 9.
この発明が開示した上記の各組成だけでなく、その他の研磨液添加剤もこの発明のカラーフィルター研磨液組成物と併用することができる。 In addition to the above-described compositions disclosed by the present invention, other polishing liquid additives may be used in combination with the color filter polishing liquid composition of the present invention.
この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、少なくとの1種類の添加剤を含み、このような添加剤は、研磨液が酸性条件のもとで研磨材の粒径成長を安定させるために用い、研磨粒子の表面電荷を安定させ、研磨液を酸性条件のもとで長期安定性を保たせる。 The color filter polishing liquid composition of the present invention contains at least one additive, which is used for the polishing liquid to stabilize the particle size growth of the abrasive under acidic conditions. , To stabilize the surface charge of the abrasive particles and maintain the long-term stability of the polishing liquid under acidic conditions.
上記界面活性剤は、ポリカルボン酸・ポリカルボン酸のアンモニウム塩・脂肪族重合体またはその混合物のうちに1種類から選ぶことができる。界面活性剤は、カラーフィルター研磨液組成物中の含量が0.3〜1.0重量パーセントである。脂肪族重合体の分子量は、例えば、1000〜5000ダルトンである。 The surfactant can be selected from one of polycarboxylic acid, ammonium salt of polycarboxylic acid, aliphatic polymer or a mixture thereof. The surfactant is 0.3 to 1.0 weight percent in the color filter polishing composition. The molecular weight of the aliphatic polymer is, for example, 1000 to 5000 daltons.
上記添加物は、N−メチルピロリドン(N-methyl-pyrolidone)・ブチロラクトン(butyrolactone)・メタクリラミンド(methcrylaminde)・N−ビニルピロリドン(N-vinyl pyrolidone)および一定比率により混合した組成物から選ばれる、あるいはメタクリラミンド・N,N´−メチレンビサクリラミン(N,N´-methylene bisacrylamine)・ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)・ジメタクリレイト(dimethacrylate)・メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレイト(methoxy polyethylene glycol monomethacrylate)および一定比率により混合した組成物から選ばれる。 The additive is selected from N-methyl-pyrolidone, butyrolactone, methcrylaminde, N-vinyl pyrolidone and a composition mixed at a certain ratio. Or, methacrylamine, N, N'-methylenebisacrylamine (N, N'-methylene bisacrylamine), polyethylene glycol (diethylene glycol), dimethacrylate, methoxy polyethylene glycol monomethacrylate (methoxy polyethylene glycol monomethacrylate) ) And a composition mixed at a constant ratio.
この発明のカラーフィルター研磨方法は、上記研磨液組成物を研磨台上に装着したカラーフィルター表面上に供給してから、カラーフィルターおよび研磨パッド間の相対運動によって、カラーフィルターを研磨することができる。研磨過程において、研磨パッドの表面ならびに基板の被研磨面間には、ポンプで研磨液が連続供給される。研磨完了後には、被研磨物を洗浄する。 In the color filter polishing method of the present invention, the color filter can be polished by a relative motion between the color filter and the polishing pad after the polishing composition is supplied onto the surface of the color filter mounted on the polishing table. . In the polishing process, a polishing liquid is continuously supplied by a pump between the surface of the polishing pad and the surface to be polished of the substrate. After the polishing is completed, the object to be polished is washed.
この発明のカラーフィルター研磨液組成物は、特殊な研磨成分を添加し、この研磨成分が研磨過程において、カラーフィルターユニットのフォトレジスト材質と化学反応を発生して、カラーフィルターの光学特性に影響を与えることがなく、しかもカラーフィルターが過度に研磨されることを回避できるので、不必要な侵蝕問題を引き起こさない。このようにして、カラーフィルターの信頼性を向上させ、精密で寸法が精確であり光学特性が優良かつ信頼性の高い光学素子を製作することができる。 The color filter polishing liquid composition of the present invention adds a special polishing component, and this polishing component generates a chemical reaction with the photoresist material of the color filter unit in the polishing process, affecting the optical characteristics of the color filter. In addition, since the color filter can be prevented from being excessively polished, it does not cause unnecessary erosion problems. In this way, it is possible to improve the reliability of the color filter, and to manufacture an optical element that is precise, accurate in dimensions, excellent in optical characteristics, and highly reliable.
以下、実験例1から実験例9を例に挙げて、この発明を説明するが、この発明を以下の実験例に限定するものではない。実験例1から実験例9の研磨液組成を表1に示す。実験例1から実験例9の研磨液組成物を調製した後、既に調製したカラーフィルター見本に対して研磨を行った。実験例1から実験例9の結果を表2に示す。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to experimental examples 1 to 9, but the present invention is not limited to the following experimental examples. Table 1 shows the polishing liquid compositions of Experimental Examples 1 to 9. After the polishing liquid compositions of Experimental Example 1 to Experimental Example 9 were prepared, the already prepared color filter samples were polished. The results of Experimental Example 1 to Experimental Example 9 are shown in Table 2.
先ず、RGB3色のピーク・ボトムの高さに対して測定および記録を行い、研磨後に再測定して艶出し液の効果を実証しなければならず、RGB lossを500Å以下に制御しなければならないという前提のもとにおいて、艶出し液の除去率に対して検討を加えなければならないが、本実験の実験条件は、以下の通りである:
研磨機の下げ圧力=0.03psiまたは0.08psi
研磨台の回転速度=20rpm
研磨時間=20sec
研磨液の流量=60ml/min
そして、研磨前および研磨後の薄膜厚さの差を研磨時間で割って、研磨速度を計算する。そのうち、薄膜厚さは、KLA Tencor P15 profilerを利用して得る。△hR, △hG, △hBは、それぞれR,G,Bカラーフォトレジストの平均研磨除去量を表す。次に、実験例1から実験例9ならびに試験結果を説明する。
First, you must measure and record the peak / bottom height of the three RGB colors, re-measure after polishing to demonstrate the effect of the polishing liquid, and control the RGB loss to 500mm or less. Under this assumption, the removal rate of the polishing liquid must be examined. The experimental conditions of this experiment are as follows:
Polisher down pressure = 0.03 psi or 0.08 psi
Rotation speed of polishing table = 20rpm
Polishing time = 20sec
Polishing fluid flow rate = 60ml / min
Then, the polishing rate is calculated by dividing the difference in thin film thickness before and after polishing by the polishing time. Among them, the thin film thickness is obtained using KLA Tencor P15 profiler. Δh R , Δh G , and Δh B represent average polishing removal amounts of the R, G, and B color photoresists, respectively. Next, Experimental Example 1 to Experimental Example 9 and test results will be described.
<実験例1〜3>
表1と表2に示すように:実験例1〜3は、0.5wt%のダイヤモンド(粒径約50nm)を研磨材とし、研磨液(pH値がそれぞれ5.0, 7.0, 9.0)を調製して、0.05psiの下げ圧力(down force)のもと、20秒の平均△hR/△hG/△hB研磨除去量は低いものの、実験例1,3は、カラーフィルター製造工程生産に必要なものを満たすことができる。図3は、ダイヤモンド研磨粒子(0.50μm)の走査式電子顕微鏡(SEM)写真を示すものである。図4Aと図4Bとは、研磨後のカラーフィルターSEM写真を示す説明図であり、ダイヤモンド研磨粒子(50nm)を研磨粒子として使用するカラーフィルター研磨液組成物である。図4Aおよび図4Bに示すように、研磨後のカラーフィルター上には、表面上に引っ掻き傷がなく、しかも極めて良好な平坦性ならびに極めて低い表面粗さを備えるものを示している。
<Experimental Examples 1-3>
As shown in Table 1 and Table 2: In Experimental Examples 1 to 3, 0.5 wt% diamond (particle size: about 50 nm) was used as an abrasive, and polishing liquids (pH values 5.0, 7.0, 9.0, respectively) were prepared. Although the average removal amount of △ h R / △ h G / △ h B for 20 seconds under a down force of 0.05 psi is low, Experimental Examples 1 and 3 are necessary for color filter manufacturing process production Can satisfy anything. FIG. 3 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of diamond abrasive particles (0.50 μm). 4A and 4B are explanatory views showing a color filter SEM photograph after polishing, which is a color filter polishing liquid composition using diamond polishing particles (50 nm) as polishing particles. As shown in FIGS. 4A and 4B, the polished color filter has no scratches on the surface, and has extremely good flatness and extremely low surface roughness.
<実験例4>
表1と表2に示すように:実験例4は、5wt%のダイヤモンド(粒径約50nm)を研磨材とし、研磨液(pH=7.0)を調製して、0.08psiの下げ圧力(down force)のもと、20秒の平均△hR/△hG/△hB研磨除去量は、実験例2と較べて更に良い結果である。
<Experimental example 4>
As shown in Table 1 and Table 2: In Experimental Example 4, a 5 wt% diamond (particle size of about 50 nm) was used as an abrasive and a polishing liquid (pH = 7.0) was prepared, and a down force of 0.08 psi (down force) ), The average Δh R / Δh G / Δh B polishing removal amount for 20 seconds is a better result than that of Experimental Example 2.
<実験例5>
表1と表2に示すように:実験例5は、10wt%のダイヤモンド(粒径約100nm)を研磨材とし、このダイヤモンド研磨材の製造および形状は、実験例1〜4と異なっており、研磨液(pH=4.3)を調製して、0.05psiの下げ圧力(down force)のもと、20秒の平均△hR/△hG/△hB研磨除去量は、カラーフィルター製造工程生産に必要なものを満たすことができる。実験例1と較べて更に良い結果である。
<Experimental example 5>
As shown in Tables 1 and 2: Experimental Example 5 uses 10 wt% diamond (particle size of about 100 nm) as an abrasive, and the production and shape of this diamond abrasive is different from Experimental Examples 1-4. A polishing solution (pH = 4.3) was prepared, and under a down force of 0.05 psi, 20 seconds average △ h R / △ h G / △ h B polishing removal amount was produced in the color filter manufacturing process You can meet what you need. Compared with Experimental Example 1, the result is even better.
<実験例6〜8>
表1と表2に示すように:実験例6〜8は20wt%の炭化シリコン(粒径約0.65μm)を研磨材とし、研磨液(pH値がそれぞれ5.0, 7.0, 9.0)を調製して、0.05psiの下げ圧力(down force)のもと、20秒の平均△hR/△hG/△hB研磨除去量は、カラーフィルター製造工程生産に必要なものを満たすことができる。図5は、炭化シリコン研磨粒子(0.65μm)のSEM写真を示すものであり、研磨粒子の形状が鋭利な多角形であり、極めて良好な切削力を持っている。図6は、研磨後のカラーフィルターの光学顕微鏡(OM)写真をしめすものであり、炭化シリコン(0.65μm)を研磨粒子とするカラーフィルター研磨液組成物である。図6に示すように、研磨後のカラーフィルター上には、表面上に引っ掻き傷がなく、極めて良好な平坦性を備えている。
<Experimental Examples 6-8>
As shown in Table 1 and Table 2: In Experimental Examples 6 to 8, 20 wt% silicon carbide (particle size: about 0.65 μm) was used as an abrasive, and polishing liquids (pH values 5.0, 7.0, 9.0, respectively) were prepared. Under a down force of 0.05 psi, the average Δh R / Δh G / Δh B polishing removal for 20 seconds can meet what is needed for color filter manufacturing process production. FIG. 5 shows an SEM photograph of silicon carbide abrasive particles (0.65 μm). The shape of the abrasive particles is a sharp polygon and has a very good cutting force. FIG. 6 shows an optical microscope (OM) photograph of the color filter after polishing, and is a color filter polishing liquid composition using silicon carbide (0.65 μm) as polishing particles. As shown in FIG. 6, the polished color filter is free from scratches on the surface, and has extremely good flatness.
<実験例9>
表1と表2に示すように:実験例9は、10wt%の立方窒化硼素(CBN=Cubic Boron Nitride 粒径約0.65μm)の研磨材であり、研磨粒子の形状が鋭利な多角形であって、極めて良好な切削力を持っている。研磨液(pH値=5.0)を調製して、0.03psiの下げ圧力(down force)のもと、20秒の平均△hR/△hG/△hB研磨除去量は、カラーフィルター製造工程生産に必要なものを満たすことができる。
<Experimental Example 9>
As shown in Tables 1 and 2: Experimental Example 9 is an abrasive of 10 wt% cubic boron nitride (CBN = Cubic Boron Nitride particle size: about 0.65 μm), and the shape of the abrasive particles is a sharp polygon. And has a very good cutting force. Prepare polishing liquid (pH value = 5.0), and under average down pressure of 0.03psi, 20 seconds average △ h R / △ h G / △ h B polishing removal amount is color filter manufacturing process It can satisfy what is necessary for production.
以上のごとく、この発明を最良の実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。 As described above, the present invention has been disclosed in the best mode. However, the present invention is not intended to limit the present invention and is within the scope of the technical idea of the present invention so that those skilled in the art can easily understand. Since appropriate changes and modifications can be naturally made, the scope of protection of the patent right must be determined on the basis of the scope of claims and an area equivalent thereto.
100 ガラス基板(Glass Substrate)
102,BM ブラックマトリックス(Black Matrix)
104a〜104c カラー層(Color Layer)
106 保護層(Over Coat)
108 透明導電層
R,R1,R2,B,B1,B2,G,G1,G2 位置
100 Glass Substrate
102, BM Black Matrix
104a-104c Color Layer (Color Layer)
106 Protective layer (Over Coat)
108 Transparent conductive layer R, R1, R2, B, B1, B2, G, G1, G2 Position
Claims (18)
研磨材であり、前記研磨材が、炭素化合物・ダイヤモンド・窒素化合物またはその混合物からなるグループより選ばれる研磨材と;
pH値の調整に用いられる緩衝溶液と;
前記研磨液(スラリー)組成物を特定pH値の界面電位に修正する添加剤と
を含むカラーフィルター研磨液組成物。 Color filter polishing liquid (slurry) composition comprising:
An abrasive, wherein the abrasive is selected from the group consisting of carbon compounds, diamonds, nitrogen compounds or mixtures thereof;
a buffer solution used to adjust the pH value;
A color filter polishing liquid composition comprising: an additive for correcting the polishing liquid (slurry) composition to an interface potential having a specific pH value.
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