Color Filter / Color Resist

1. Color Filter
    : BLU(back light unit)에서 나오는 백색가시광선을 RGB화소로 색광으로 변환하는 LCD의 핵심 부품

        - 구성요소
            ① Glass 기판   ② BM(Black Matrix)    ③ RGB 화소   ④ ITO : 투명전극   ⑤ PI 배향막

2. Color Resist
       - 감광성 수지에 안료를 분산시킨 감광성 안료분산액
       - 기판에 도포하여 노광, 현상을 통하여 원하는 패턴을 형성시킬 수 있음
       - Color filter 화소용으로 RGB(red, green, blue), BM형성용으로 black의 4가지의 색으로 구성

    * 구성성분
           ① 바인더(아크릴 수지) : Base polymer, 산성고분자
           ② 광가교형 관능성 모노머 : acryl 화합물
           ③ 광가교 개시제 : 光 라디칼 발생제
           ④ 안료 : 레지스트에 색상 부여 (유기안료)
           ⑤ 용제 : 각종 성분 용해 및 도포성 부여
           ⑥ 첨가제 : 분산, 접착력, 코팅성 개선

     1) 바인더(아크릴 수지)
            - Color Resist의 base resin(고분자)으로 도포 후 기판 위에 막을 형성
            - C/F RESIST가 알칼리 현상액에 용해될 수 있도록 acid group 도입
            - 구조 및 성분이 안료의 분산성에도 영향을 끼침
           * 바인더 요구 특성
               ① 비노광부의 현상성
                   : 안료가 첨가되면 현상성(Development)이 저하됨.
                     비노광부가 알칼리 현상액에 잘 용해될 수 있도록 적당한 종류와 양의 acid group이 도입 필요함.
               ② 패턴형태의 균일성
                   : 분자량과 작용기 종류와 비율에 따라 노광면 내부의 광도달도와 광경화속도의 변화함.
                     이에 따라 패턴형태도 변화하는데 균일한 패턴형성능력을 가질 수 있도록 해야 함.
               ③ 밀착성과 강도
                   : 유리기판과의 밀착성이 좋아야 후처리 공정(브러싱 공정등)에서의 결함이 없음
                     분자량이 낮으면 경화도가 좋지 않아 ITO 성막시 crack 발생함
                     밀착성 및 강도에 좋은 영향을 주는 monomer들을 소량 첨가하기도 함
               ④ 작은 광흡수율과 내열성
                   : 350-420㎚ 영역의 광흡수가 적고 200℃ 이상의 가열에 의해 변색이 없어야 함.

          2) 광가교형 관능성 모노머 : acryl 화합물
                - 분자 내 이중결합을 가진 반응성 모노머 → 광조사시 발생한 라디칼과 반응, 결합
                - 경화속도, 막경도, 잔막수율에 영향을 줌

            3) 광가교 개시제 : 光 라디칼 발생제
                   - 자외선에 의해 광라디칼을 발생시키는 물질
                   - 요구 특성: 고감도, 용매에 대한 용해도, 광안정성 

                          ① s-triazine계 광개시제의 개시 반응                            

           
                         ② Acylphospine oxide계 광개시제의 개시 반응

                        * 광중합
                           - 광조사에 의해 광개시제에서 라디칼이 발생
                           - 라디칼은 바인더 및 이중결합을 갖고 있는 모노머를 서로 결합시킴
                           - 이 과정을 통해 Color Resist 도막 내 바인더의 분자량이 증가함

                     * 광중합에 영향을 미치는 인자
                        ① 바인더의 분자량                                                           
                        ② 광개시제의 종류 및 농도
                        ③ 주위의 산소의 농도
                        ④ 모노머의 관능기 및 종류
                        ⑤ 안료의 함유량 - 광산란 및 투과도의 영향
                        ⑥ 공정 조건의 변화 등

             4) 안료
                 - 일반적으로 용제에 용해되지 않음.
                 - 분산형태로 존재하면서 색을 부여하는 물질
                 - 단일안료로는 원하는 색을 나타낼 수 없으므로 2가지 색을 혼합해서 사용
                 - 사용안료
                      Magenta (red resist): RED + YELLOW 
                      Yellow(green resist): GREEN + YELLOW
                      Cyan (blue resist): BLUE + VIOLET
                      Black resist: CARBON BLACK 

                 * 안료의 분산
                    ① 분산도와 투과율
                        : 분산정도에 따라 투과율에 영향을 미치므로 분산된 입자 크기를 0.1㎛ 이하로 제어

                    ② 분산성 향상을 위한 방법
                        √ 일차입경을 유지하기 위한 flushing 방법
                        √ 바인더의 설계 (block-graft 중합체)
                        √ 분산제(계면활성제)등 첨가제를 이용하는 방법

3. Color Resist 구성/물성

Component	Factor	Resists Effects
Pigment Dispersants	색도 , 투과도 , 분산성	색특성 ,  잔사 , 보관 안정성 ,  현상성 , 표면 roughness
Binder 다관능성 모노머	분자량, 분자량 분포, 투명성  산가, 조성, 점도	현상성, 코팅성 내화학성, 내열성, 분산성
Solvent	Boiling point, 개시제의 용해성, 안료의 분산성	코팅 얼룩, 보관 안정성
Surfactant	농도, 종류, 상용성	얼룩, 접착력, 코팅성