KR100297984B1 - A color filter plate and a fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중층의 무기절연막을 사용하여 광을 필터링하는 컬러필터기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 다층의 무기물질층을 사용하여 기존의 수지 칼라필터와 같은 특성으로 칼라를 필터링하기 위하여, 기판과, 상기 기판 상부에 둘 이상의 광투과성 물질층이 적층된 제 1 다층 무기물질층으로 형성된 제 1 칼라필터와, 상기 기판 상부에 둘 이상의 광투과성 물질층이 적층된 제 2 다층 무기물질층으로 형성된 제 2 칼라필터와, 상기 기판 상부에 둘 이상의 광투과성 물질층이 적층된 제 3 다층 무기물질층으로 형성된 제 3 칼라필터를 포함하는 칼라필터 기판을 제공하며, 기존의 수지 컬러필터를 사용하여 제조되는 컬러필터에서 나타나는 돌기불량을 없앨수 있어서 수율을 향상시킬 수 있고, 컬러필터 온 어레이(color filter on array)구조를 가지도록 구성할 수 있으며, 고가의 수지 칼라필터를 사용하는 경우보다, 공정단가를 낮출 수 있다는 잇점이 있다.The present invention relates to a color filter substrate for filtering light using a multilayer inorganic insulating film and a method of manufacturing the same, in order to filter color with the same characteristics as a conventional resin color filter using a multilayer inorganic material layer. And a first color filter formed of a first multilayer inorganic material layer in which two or more light transmissive material layers are stacked on the substrate, and a second multilayer inorganic material layer in which two or more light transmissive material layers are stacked on the substrate. A color filter substrate including a second color filter and a third color filter formed of a third multilayer inorganic material layer having two or more light transmitting material layers stacked on the substrate is provided, and manufactured using a conventional resin color filter. It is possible to improve the yield by eliminating projection defects appearing in the color filter, and to have a color filter on array structure. Can be, and has the advantage that than using an expensive resin color filter, to reduce the process cost.
Description
본 발명은 컬러필터기판 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 다중층의 무기절연막을 사용하여 광을 필터링하는 컬러필터기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color filter substrate and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a color filter substrate for filtering light using a multilayer inorganic insulating film and a method for manufacturing the same.
도 1은 종래의 기술에 의한 칼라필터기판이 있는 액정표시장치의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device having a color filter substrate according to the prior art.
다수개의 화소셀을 독립적으로 구동시켜 각각의 화소셀에 영상신호를 공급하고 구현하는 액정표시장치는 두 개의 기판에 대응되어 형성되어 있다.A liquid crystal display device which independently drives a plurality of pixel cells to supply and implement an image signal to each pixel cell is formed corresponding to two substrates.
하판에서 제 1 기판(10) 상부에 위치하는 각각의 화소셀은 TFT(11) 및 화소전극 혹은 반사판을 구비하는 화소셀 내부영역(12)과, 이들을 선택하여 전기신호를 독립적으로 주입하는 배선들(도면미표시)을 구비한다.Each pixel cell located above the first substrate 10 in the lower plate is a pixel cell internal region 12 including a TFT 11 and a pixel electrode or a reflection plate, and wirings for selecting and injecting electric signals independently. (Not shown) is provided.
그리고, 상판에서 제 1 기판(10)에 대응되는 제 2 기판(11) 상부에 위치하는 각각의 셀에는 제 1 기판의 불투명부분 예를 들어, TFT 부분과 배선들에 대응되도록 형성되는 차광층(15) 및 화소전극 혹은, 반사판등의 화소셀 내부영역(12)에 대응되어 형성되되, 선택적인 색 예를 들어, 레드(R), 그린(G), 블루(B)를 내는 칼라필터(16)가 형성되어 있다. 그리고, 공통전극인 ITO층(17)이 형성되어 있다.In addition, each cell positioned on the second substrate 11 corresponding to the first substrate 10 on the upper plate has a light blocking layer formed to correspond to an opaque portion of the first substrate, for example, a TFT portion and wirings. 15 and a color filter 16 formed corresponding to the pixel electrode or the inner region 12 of the pixel cell, such as a reflecting plate, and emitting an optional color, for example, red (R), green (G), or blue (B). ) Is formed. And the ITO layer 17 which is a common electrode is formed.
상판을 제조하기 위해서는 제 2 기판(11)에 하판의 불투명부분에 대응되는 부분에 차광층(15)을 형성하고, 화소셀 내부영역(12)에 대응되는 부분에는 컬러필터(16)를 형성하고, 그 상부 전면에 투명도전물질을 사용하여 공통전극(17)을 형성한다.In order to manufacture the upper plate, the light blocking layer 15 is formed on the second substrate 11 corresponding to the opaque portion of the lower plate, and the color filter 16 is formed on the portion corresponding to the pixel cell inner region 12. The common electrode 17 is formed on the upper surface of the upper substrate using a transparent conductive material.
이 때, 칼라필터(17)는 유색수지를 기판의 노출된 전면에 도포한 후, 선택적인 노광 및 현상 작업에 의하여 형성하는데, 칼라의 종류 수에 따라 상기 작업을 같은 횟수로 진행한다. 도면에 보인 바와 같이, R, G, B의 세가지 색을 가지는 칼라필터를 형성한 경우에는 상기 작업을 세 번 진행한다.At this time, the color filter 17 coats the colored resin on the exposed entire surface of the substrate, and is then formed by selective exposure and development operations, and the operation is performed the same number of times according to the number of kinds of colors. As shown in the figure, when the color filter having three colors of R, G, and B is formed, the above operation is performed three times.
상기와 같은 제조공정에 의하여 각각 마련된 하판과 상판을 마련한 후, 두 기판을 합착하는 등의 공정을 거쳐 액정표시장치의 제조를 완료한다.After preparing the lower plate and the upper plate respectively provided by the manufacturing process as described above, the manufacturing of the liquid crystal display device is completed through a process such as bonding the two substrates together.
종래의 기술에서는 유색수지를 사용하여 컬러필터를 형성한다. 그런데, 수지는 물질특성상, 열에 약하다는 단점이 있다. 또한, 수지는 공정단가를 높이는 재질이기 때문에, 제품의 가격경쟁면에서 불이익을 주는 요소로 작용한다.In the prior art, color filters are formed using colored resins. However, the resin has a disadvantage in that the material is weak to heat. In addition, since the resin is a material that increases the process unit price, the resin acts as a disadvantage in terms of price competitiveness of the product.
본 발명은 다층의 무기물질층을 사용하여 기존의 수지 칼라필터와 같은 특성으로 칼라를 필터링하는 칼라필터기판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a color filter substrate for filtering a color with the same characteristics as a conventional resin color filter using a multi-layer inorganic material layer and a method of manufacturing the same.
이를 위하여 본 발명은 기판과, 상기 기판 상부에 둘 이상의 광투과성 물질층이 적층된 제 1 다층 무기물질층으로 형성된 제 1 칼라필터와, 상기 기판 상부에 둘 이상의 광투과성 물질층이 적층된 제 2 다층 무기물질층으로 형성된 제 2 칼라필터와, 상기 기판 상부에 둘 이상의 광투과성 물질층이 적층된 제 3 다층 무기물질층으로 형성된 제 3 칼라필터를 포함하는 칼라필터 기판을 제공한다.To this end, the present invention provides a substrate, a first color filter formed of a first multilayer inorganic material layer in which two or more light transmissive material layers are stacked on the substrate, and a second two or more light transmissive material layers stacked on the substrate. Provided is a color filter substrate comprising a second color filter formed of a multilayer inorganic material layer and a third color filter formed of a third multilayer inorganic material layer in which two or more light transmissive material layers are stacked on the substrate.
또한, 본 발명은 기판을 준비하는 공정과, 상기 기판 상부에 제 1 칼라를 내는 제 1 다층 무기물질층을 증착하고 식각하여 제 1 칼라필터를 형성하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정 결과의 기판 상부에 제 2 칼라를 내는 제 2 다층 무기물질층을 증착하고 식각하여 제 2 칼라필터를 형성하는 공정과, 상기 제 2 공정 결과의 기판 상부에 제 3 칼라를 내는 제 3 다층 무기물질층을 증착하고 식각하여 제 3 칼라필터를 형성하는 공정을 포함하는 칼라필터 기판 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a process for preparing a substrate, a first process of depositing and etching a first multi-layered inorganic material layer having a first color on the substrate to form a first color filter, and a result of the first process. Depositing and etching a second multilayer inorganic material layer forming a second color on the substrate to form a second color filter; and a third multilayer inorganic material layer forming a third color on the substrate as a result of the second process. It provides a color filter substrate manufacturing method comprising the step of forming a third color filter by deposition and etching.
도 1은 종래 기술에 따른 칼라필터가 있는 기판의 개략적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view of a substrate with a color filter according to the prior art
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 무기CF와 기존의 수지CF의 개략적인 층구조도2 and 3 is a schematic layer structure diagram of the inorganic CF and the conventional resin CF according to the present invention
도 4는 무기CF와 수지CF의 색구현을 보여주는 색특성도4 is a color characteristic diagram showing color implementation of inorganic CF and resin CF;
도 5는 본 발명에 의한 반사형 레드-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도5 is a reflectance characteristic according to the light wavelength of the reflective red-inorganic CF according to the present invention
도 6은 본 발명에 의한 반사형 그린-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도6 is a reflectance characteristic chart according to the light wavelength of the reflective green-inorganic CF according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 반사형 블루-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도7 is a reflectance characteristic according to the light wavelength of the reflective blue-inorganic CF according to the present invention
도 8은 본 발명에 의한 반사형 마젠타-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도8 is a reflectance characteristic according to the light wavelength of the reflective magenta-inorganic CF according to the present invention
도 9는 본 발명에 의한 반사형 시안-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도9 is a reflectance characteristic according to the light wavelength of the reflective cyan-inorganic CF according to the present invention
도 10은 본 발명에 의한 반사형 옐로우-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도10 is a reflectance characteristic diagram according to the light wavelength of the reflective yellow-inorganic CF according to the present invention
도 11은 본 발명에 의한 투과형 레드-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도11 is a reflectance characteristic according to the light wavelength of the transmission type red-inorganic CF according to the present invention
도 12는 본 발명에 의한 투과형 그린-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도12 is a reflectance characteristic according to the light wavelength of the transmission-type green-inorganic CF according to the present invention
도 13은 본 발명에 의한 투과형 블루-무기CF의 광파장에 따른 반사율 특성도13 is a reflectance characteristic diagram according to the light wavelength of the transmission type blue-inorganic CF according to the present invention
도 14a부터 도 14f는 본 발명에 의한 반사형 칼라필터 기판의 제조공정도14A through 14F are manufacturing process diagrams of a reflective color filter substrate according to the present invention.
도 15는 본 발명에 의한 투과형 칼라필터 기판의 단면구조도15 is a cross-sectional structure diagram of a transmissive color filter substrate according to the present invention
도 16a부터 16f는 본 발명에 의한 반사형 칼라필터기판을 구비하는 액정표시장치의제조공정도16A through 16F are manufacturing process diagrams of a liquid crystal display device having a reflective color filter substrate according to the present invention.
도 17은 도 16f에서의 TFT부분의 개략적인 층구조도FIG. 17 is a schematic layer structure diagram of a TFT portion in FIG. 16F
도 18은 본 발명에 의한 칼라필터 기판에서의 컬러필터 배열도18 is a color filter arrangement in a color filter substrate according to the present invention;
이하, 하기 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples and accompanying drawings.
본 발명은 수지가 아닌 다층의 무기물질층을 사용하여 무기컬러필터(Inorganic Color Filter; ICF, 이하 무기CF라 함)를 형성하는 것이다.The present invention is to form an inorganic color filter (ICF, hereinafter referred to as inorganic CF) using a multilayer inorganic material layer rather than a resin.
광이 계면을 통과하는 경우, 광은 투과, 반사 및 흡수된다.When light passes through the interface, it is transmitted, reflected and absorbed.
매질 1을 통과하는 광이 매질 2를 통과하게 되는 경우에 소정의 반사율과 투과율을 가지게 된다. 이를 이용할 경우 몇가지 선택된 박막을 중첩하여 마련된 다층막에 광을 입사시킨다면 소정의 광파장대만을 반사시키거나 투과시킬 수 있다. 따라서, 적절하게 선택된 광투과층을 적층하여 광필터링하는 칼라필터로 사용할 수 있다.When the light passing through the medium 1 passes through the medium 2, it has a predetermined reflectance and transmittance. In this case, when light is incident on a multilayer film formed by superimposing several selected thin films, only a predetermined light wavelength band can be reflected or transmitted. Therefore, it can be used as a color filter for laminating and properly filtering the light transmitting layer appropriately selected.
광특성과 관련하여 다층막의 성질은 하기식에서 의하여 표현될 수 있다.The properties of the multilayer film in relation to the optical properties can be expressed by the following equation.
n층으로 적층되는 다층막에 있어서,In a multilayer film laminated with n layers,
여기서, Nr, dr, θr는 각각 다층막의 굴절율, 막두께, 굴절각을 나타내고, η0는 공기의 굴절율을 나타낸다.Here, N r , d r , and θ r represent the refractive index, the film thickness, and the refractive angle of the multilayer film, respectively, and η 0 represents the refractive index of air.
본 발명에 의하여 제조되는 무기CF의 경우에 흡수계수를 가지는 물질을 사용한다면, 보다 저층구조로 가는 무기CF를 제작할 수 있다.In the case of the inorganic CF produced by the present invention, if a material having an absorption coefficient is used, an inorganic CF having a lower layer structure can be produced.
따라서, 상기 식에서 N은 n(층의 개수)과 k(흡수계수)에 의하여 다음과 같이 표현될 수 있다.Therefore, N can be expressed as follows by n (number of layers) and k (absorption coefficient).
상기 식들에 의하면, 무기CF를 형성하는 각각의 무기물질층들의 두께와 흡수계수를 적절하게 선택하여 조합한다면, 저층구조에서도 색구현이 가능한 무기CF를 제작할 수 있다.According to the above formulas, if the thickness and absorption coefficient of the respective inorganic material layers forming the inorganic CF are properly selected and combined, it is possible to produce an inorganic CF capable of color realization even in a low layer structure.
도 2부터 도 4는 본 발명에 따라 제작된 무기CF가 색을 구현할 수 있음을 보여주는 실험을 설명하기 위한 도면이다.2 to 4 are views for explaining an experiment showing that the inorganic CF produced according to the present invention can implement color.
도 2는 레드컬러를 보여주는 무기CF를 보여준다.2 shows the inorganic CF showing the red color.
반사층인 알미늄층(21)을 제외하고 2400Å의 두께를 가진다.Excluding the aluminum layer 21 which is a reflective layer, it has a thickness of 2400 kPa.
도면에 보인 무기CF는 알미늄층(21) 상에 SiNx층(22), a-Si층(23), ITO층(24)을 순차적으로 적층하여 형성된 것이다. 미설명 도면부호 (20)은 유리기판이다.The inorganic CF shown in the figure is formed by sequentially stacking the SiNx layer 22, the a-Si layer 23, and the ITO layer 24 on the aluminum layer 21. Unexplained reference numeral 20 is a glass substrate.
도 3은 레드수지(32)로 만든 수지CF를 보여준다.3 shows a resin CF made of the red resin 32.
반사층인 알미늄층(31) 상에 형성된 수지의 두께는 투명도전층(33)을 포함하여 9500Å의 두께를 가진다. 미설명 도면부호 (30)은 유리기판이다.The thickness of the resin formed on the aluminum layer 31 as the reflective layer has a thickness of 9500 kPa including the transparent conductive layer 33. Unexplained reference numeral 30 is a glass substrate.
도 4는 도 2와 도 3에 보인 무기CF와 수지CF의 색구현을 비교하기 위하여 1O도의 시야각에서 보여지는 색특성을 색지수표로 나타낸 것이다. .4 is a color index table showing color characteristics shown at a viewing angle of 10 degrees in order to compare the color implementation of the inorganic CF and the resin CF shown in FIGS. 2 and 3. .
색지수표를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 무기CF는 수지CF에 비교하여 색구현에 있어서, 유사한 색특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 의하여 다층 무기물질층으로 형성된 무기CF는 기존의 수지CF와 같이 소자의 컬러필터로 사용될 수 있다.As can be seen from the color index, the inorganic CF according to the present invention exhibits similar color characteristics in color implementation as compared with resin CF. Therefore, the inorganic CF formed of the multilayer inorganic material layer according to the present invention can be used as a color filter of the device like the conventional resin CF.
본 발명을 반사형 칼라필터 기판에 적용하고자 하는 경우에 마련될 수 있는 무기CF의 실시예를 하기 표에서 제시한다.An example of an inorganic CF that may be provided when the present invention is to be applied to a reflective color filter substrate is shown in the following table.
하기 실시예에서의 반사형 무기CF는 0.2㎛ 두께의 Al층을 반사층으로 이용하고, 반사층 상에 다층 무기물질층을 적층하여 형성된 것이다. 반사층으로는 알미늄층 이외에 Mo층, Cr층등과 같이 광반사특성을 가지는 물질층이라면, 그 종류에 제한을 받지 않는다.In the following example, the reflective inorganic CF is formed by stacking a multilayer inorganic material layer on a reflective layer using an Al layer having a thickness of 0.2 μm as a reflective layer. As the reflective layer, any kind of material layer having a light reflection characteristic such as an Mo layer, a Cr layer, etc. in addition to the aluminum layer is not limited.
도 5부터 도 7은 [표 1]에서 제시된 반사형 레드-무기CF, 반사형 그린-무기CF, 반사형 블루-무기CF가 보여주는 광파장대별 반사특성 결과를 각각 나타낸 것이다.5 to 7 show results of reflection characteristics for each optical wavelength band shown by the reflective red-inorganic CF, the reflective green-inorganic CF, and the reflective blue-inorganic CF shown in [Table 1].
동일한 방법에 의하여 다음과 같은 무기CF도 형성할 수 있다.By the same method, the following inorganic CF can also be formed.
도 8부터 도 10은 [표 2]에서 제시된 반사형 마젠타-무기CF, 시안-무기CF, 옐로우-무기CF가 보여주는 광파장대별 반사특성 결과를 각각 나타낸 것이다.8 to 10 show the reflection characteristics for each wavelength of light shown by the reflective magenta-inorganic CF, cyan-inorganic CF, and yellow-inorganic CF shown in [Table 2].
본 발명을 투과형 칼라필터 기판에 적용하고자 하는 경우에 마련될 수 있는 무기CF의 예를 하기 표에서 예시하였다.Examples of inorganic CF that may be provided when the present invention is to be applied to a transmissive color filter substrate are illustrated in the following table.
하기 실시예에서의 투과형 무기CF는 투명절연기판 상에 다층 무기물질층을 적층하여 형성된 것이다.The transmissive inorganic CF in the following example is formed by stacking a multilayer inorganic material layer on a transparent insulating substrate.
도 11터 도 13은 [표 3]에서 제시된 투과형 레드-무기CF, 투과형 그린-무기CF, 투과형 블루-무기CF,가 보여주는 광파장대별 반사특성 결과를 각각 나타낸 것이다.11 to 13 show the results of reflection characteristics for each wavelength of light shown by the transmission red-inorganic CF, the transmission green-inorganic CF, and the transmission blue-inorganic CF shown in [Table 3].
상기 제시된 바와 같이, 무기물질층들을 소정의 두께로, 소정의 층수만큼 적층하되, 각각의 무기물질층을 소정의 층위치에 배치시키면, 컬러특성이 우수한 무기CF를 형성할 수 있다.As set forth above, by stacking the inorganic material layers to a predetermined thickness and by a predetermined number of layers, and disposing each inorganic material layer at a predetermined layer position, an inorganic CF having excellent color characteristics can be formed.
특히, 상기 표들에서 제시된 무기CF들에는 광투과성을 가지되, 흡수계수를 가지는 물질층이 적어도 하나 이상 개재되도록 구성되어 있다. 흡수계수를 가지는 물질층을 이루는 물질로 380∼780㎚ 범위에서 4.5∼0.001의 흡수계수를 가지는 a-Si층, 2.5∼7.8의 흡수계수를 가지는 Al층, 2.5∼4.8의 흡수계수를 가지는 Cr층등이 그 예이다.In particular, the inorganic CFs shown in the above tables are configured to have at least one material layer having light transmittance and having an absorption coefficient. It is a material that constitutes the material layer having absorption coefficient, and has an absorption coefficient of 4.5 to 0.001 in the range of 380 to 780 nm, an Al layer having an absorption coefficient of 2.5 to 7.8 and a Cr layer having an absorption coefficient of 2.5 to 4.8. This is an example.
이와 같이. 흡수계수를 가지는 물질로 형성된 물질층을 특정 색의 무기CF의 일 구성층으로 사용할 경우에는 2층에서 5층 정도의 저층구조로도 칼라를 필터링할 수 있는 무기CF를 제작이 가능하다. 이 경우, 앞의 식에서 제시된 바와 같이, 각 무기물질층의 흡수계수 혹은, 물질층의 두께를 적절하게 선택하여 조합하는 것이 중요하다.like this. When using a material layer formed of a material having an absorption coefficient as one constituent layer of an inorganic CF having a specific color, an inorganic CF capable of filtering colors can be manufactured even in a low layer structure having two to five layers. In this case, as shown in the above equation, it is important to select and combine the absorption coefficient of each inorganic material layer or the thickness of the material layer as appropriate.
상기 예에서는 무기CF를 이루는 물질층으로, a-Si, SiNX,ITO, Cr, SiO2, Al가 형성하는 물질층을 예로 하였다. 그러나, 상기 제시된 물질층 만이 아니라, 광투과성을 가지는 물질로 형성된 물질층이라면, 그 물질층의 적절한 조합에 따라 칼라를 필터링하는 무기CF의 구성층으로 이용될 수 있다. 예를 들어, poly-Si등의 반도체물질, Mo, Cr, AlNd들의 금속물질 혹은 이들의 산화물질로 형성된 물질층를 무기CF의 일 구성층으로 사용할 수 있다.In the above example, a material layer formed of a-Si, SiN X , ITO, Cr, SiO 2 , and Al is used as the material layer forming the inorganic CF. However, if the material layer is formed of a material having a light transmissive material as well as the above-described material layer, it can be used as a constituent layer of the inorganic CF that filters the color according to the appropriate combination of the material layers. For example, a material layer formed of a semiconductor material such as poly-Si, a metal material of Mo, Cr, AlNd, or an oxide thereof may be used as one constituent layer of the inorganic CF.
도 14a부터 도 14g는 본 발명에 의한 반사형 컬러필터 기판의 제작공정도를 개략적으로 나타낸 것이다.14A to 14G schematically illustrate a manufacturing process of the reflective color filter substrate according to the present invention.
도 14a를 참조하면, 절연기판(40) 상에 반사층으로 알미늄층(41)을 형성한다.Referring to FIG. 14A, an aluminum layer 41 is formed as a reflective layer on the insulating substrate 40.
이어서, 레드컬러를 내는 제 1 다층 무기물질층(41)을 형성한다. 제 1 다층 무기물질층(41)은 [표 1]에서 레드 무기CF를 형성하기 위하여 제시된 바와 같이, 0.07㎛의 a-Si층, 0.14㎛두께의 SiNX층, 0.05㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.Subsequently, a first multilayer inorganic material layer 41 having a red color is formed. As shown in Table 1, the first multilayer inorganic material layer 41 sequentially contains an a-Si layer of 0.07 μm, a SiN X layer of 0.14 μm, and an ITO layer of 0.05 μm. It can be formed by laminating.
이어서, 제 1 다층 무기물질층(41) 상에 레드 칼라필터를 정의하는 제1포토레지스트패턴(PR1)을 선택적으로 형성한다.Subsequently, a first photoresist pattern PR1 defining a red color filter is selectively formed on the first multilayer inorganic material layer 41.
도 14b를 참조하면, 제1포토레지스트 패턴(PR1)을 식각마스크로하여 그 하단의 제 1 다층 무기물질층(41)을 식각하여 레드-무기CF(R)를 형성한다.Referring to FIG. 14B, the first multilayer inorganic material layer 41 is etched using the first photoresist pattern PR1 as an etch mask to form red-inorganic CF (R).
도 14c를 참조하면, 기판의 노출된 전면 상에 그린컬러를 내는 제 2 다층 무기물질층(42)을 형성한다. 제 2 다층 무기물질층(42)은 [표 1]에서 그린 무기CF를 형성하기 위하여 제시된 바와 같이, 0.33㎛의 SiNX층, 0.035㎛두께의 a-Si층, 0.15㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 14C, a second multilayer inorganic material layer 42 emitting green color is formed on the exposed front surface of the substrate. As shown in Table 1, the second multilayer inorganic material layer 42 sequentially forms a SiN X layer of 0.33 µm, an a-Si layer of 0.035 µm thick, and an ITO layer of 0.15 µm thick, as shown in Table 1. It can be formed by laminating.
이어서, 제 2 다층 무기물질층(PR2) 상에 그린 컬러필터를 정의하는 제2포토레지스트패턴(PR2)을 선택적으로 형성한다.Subsequently, a second photoresist pattern PR2 defining a green color filter is selectively formed on the second multilayer inorganic material layer PR2.
도 14d를 참조하면, 제2포토레지스트 패턴(PR2)을 식각마스크로하여 그 하단의 제 2 다층 무기물질층(42)을 식각하여 그린-무기CF(G)를 형성한다.Referring to FIG. 14D, the second multilayer inorganic material layer 42 is etched using the second photoresist pattern PR2 as an etch mask to form green-inorganic CF (G).
도 14e를 참조하면, 기판의 노출된 전면 상에 블루컬러를 내는 제 3 다층 무기물질층(43)을 형성한다. 제 3 다층 무기물질층(43)은 [표 1]에서 블루 무기CF를 형성하기 위하여 제시된 바와 같이, 0.02㎛의 a-Si층, 0.02㎛두께의 Cr층, 0.08㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 14E, a third multilayer inorganic material layer 43 emitting blue color is formed on the exposed front surface of the substrate. As shown in Table 1, the third multi-layered inorganic material layer 43 sequentially includes an a-Si layer of 0.02 μm, a Cr layer of 0.02 μm, and an ITO layer of 0.08 μm. It can be formed by laminating.
이어서, 제 3 다층 무기물질층(PR3) 상에 블루 칼라필터를 정의하는 제3포토레지스트패턴(PR3)을 선택적으로 형성한다.Subsequently, a third photoresist pattern PR3 defining a blue color filter is selectively formed on the third multilayer inorganic material layer PR3.
도 14f를 참조하면, 제3포토레지스트 패턴(PR3)을 식각마스크로하여 그 하단의 제 3 다층 무기물질층(43)을 식각하여 블루-무기CF(B)를 형성한다.Referring to FIG. 14F, the third multilayer inorganic material layer 43 at the bottom thereof is etched using the third photoresist pattern PR3 as an etch mask to form blue-inorganic CF (B).
도 15는 본 발명에 의한 투과형 컬러필터 기판의 단면구조를 나타낸 것이다.15 shows a cross-sectional structure of a transmissive color filter substrate according to the present invention.
절연기판(500) 상에 차광층(51)이 형성되어 있고, 레드 무기CF(R), 그린무기CF(G), 블루CF(B)가 형성되어 있다. 이들 무기CF들(R)(G)(B)은 다층 무기물질층들로 구성되어 있다.A light shielding layer 51 is formed on the insulating substrate 500, and red inorganic CF (R), green inorganic CF (G), and blue CF (B) are formed. These inorganic CFs (R) (G) (B) are composed of multilayer inorganic material layers.
상기 본 발명에 의한 반사형 칼라필터 기판의 제조공정과 동일하게, 하나하나의 무기CF를 선택적으로 그리고, 순차적으로 형성한다.In the same manner as the manufacturing process of the reflective color filter substrate according to the present invention, one inorganic CF is selectively and sequentially formed.
이 때, 각각의 무기CF들을 구성하는 다층 무기물질층의 예는 [표 3]에서 제시된 바와 같다.At this time, an example of the multilayer inorganic material layer constituting the respective inorganic CF is as shown in Table 3.
예를 들어, 레드-무기CF(R)는 0.17㎛의 a-Si층, 0.12㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층한 후 사진식각하여 형성한 것이고, 그린-무기CF(G)는 0.15㎛두께의 ITO층, 0.2㎛두께의 SiNX층, 0.04㎛의 a-Si층, 0.2㎛두께의 SiNX층, 0.15㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층한 후, 사진식각하여 형성한 것이고, 블루-무기CF(B)는 0.18㎛두께의 ITO층, 0.008㎛두께의 Al층, 0.18㎛두께의 ITO층, 0.008㎛두께의 Al층, 0.15㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층한 후 사진식각하여 형성한 것이다.For example, red-inorganic CF (R) is formed by sequentially stacking an a-Si layer having a thickness of 0.17 µm and an ITO layer having a thickness of 0.12 µm, and then etching the green-inorganic CF (G) with a thickness of 0.15 µm. Layer of ITO, 0.2 µm thick SiN X layer, 0.04 µm a-Si layer, 0.2 µm thick SiN X layer, 0.15 µm thick ITO layer, and then photoetched to form a blue- Inorganic CF (B) is formed by sequentially stacking a 0.18 μm thick ITO layer, a 0.008 μm thick Al layer, a 0.18 μm thick ITO layer, a 0.008 μm thick Al layer, and a 0.15 μm thick ITO layer. It is.
도 16a부터 도 16g는 본 발명에 의한 반사형 액정표시장치의 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.16A to 16G schematically illustrate a manufacturing process of the reflective liquid crystal display device according to the present invention.
도 16a를 참조하면, 통상의 제조공정에 의하여 TFT(51-1)(51-2)(51-3)와 화소셀 내부영역(52-1)(52-2)(52-3)등을 구비하는 화소셀이 형성되어 있는 반사형 액정표시장치의 기판을 마련한다. 설명의 편의를 위하여 화소셀을 제 1. 제 2 및 제 3 형 화소셀로 분류한다,Referring to Fig. 16A, the TFTs 51-1, 51-2, 51-3, pixel cell internal regions 52-1, 52-2, 52-3, and the like are subjected to a conventional manufacturing process. The board | substrate of the reflection type liquid crystal display device in which the pixel cell provided is provided is provided. For convenience of description, pixel cells are classified into first and second type pixel cells.
그 다음, 알미늄층, 크롬층 혹은 몰리브덴층과 같이 광반사특성이 있는 물질층을 기판 전면에 증착하고 사진식각하여 각각의 화소셀 상부에 광반사층(60-1)(60-2)(60-3)을 형성한다.Then, a light reflective material layer, such as an aluminum layer, a chromium layer, or a molybdenum layer, is deposited on the entire surface of the substrate and photo-etched to reflect the light reflection layers 60-1, 60-2, 60-60 on each pixel cell. 3) form.
도 16b를 참조하면, 기판 전면에 레드컬러를 내는 제 1 다층 무기물질층(61)을 형성한다. 제 1 다층 무기물질층(61)은 [표 1]에서 레드-무기CF를 형성하기 위하여 제시된 바와 같이, 0.07㎛의 a-Si층, 0.14㎛두께의 SiNX층, 0.05㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 16B, a first multi-layered inorganic material layer 61 emitting red color is formed on the entire surface of the substrate. As shown in Table 1, the first multilayer inorganic material layer 61 is formed of an a-Si layer of 0.07 µm, a SiN X layer of 0.14 µm thick, and an ITO layer of 0.05 µm thick, as shown in Table 1 below. It can be formed by laminating sequentially.
이어서, 회절노광법에 의하여 포토레지스트 패턴 형성공정을 진행하여 각 화소셀의 TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에 위치하는 제 1 포토레지스트패턴(PR1)과 제 1 형 화소셀의 화소셀 내부영역(52-1)의 상부에 위치하는 제1포토레지스트패턴(PR2)을 형성한다. 이 때, 제1포토레지스트패턴(PR1)은 제 2 포토레지스트패턴(PR2)에 비하여 상대적으로 두껍게 형성된다. Subsequently, the photoresist pattern forming process is performed by diffraction exposure method, so that the first photoresist pattern PR1 and the first photoresist positioned on the TFTs 51-1, 51-2, 51-3 of each pixel cell are first formed. The first photoresist pattern PR2 is formed on the pixel cell inner region 52-1 of the pixel pixel cell. In this case, the first photoresist pattern PR1 is formed relatively thicker than the second photoresist pattern PR2.
도 16c를 참조하면, 제1포토레지스트패턴(PR1)와 제2포토레지스트패턴(PR2)을 마스크로 하여 제 1 다층 무기물질층(61)을 건식식각하여 제 1 형 화소셀의 내부영역(52-1)에 레드 무기 CF(R)를 형성한다. 이 때, TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에도 제 1 포토레지스트패턴(PR1)에 의하여 제 1 다층 무기물질층(61)이 잔류된다.Referring to FIG. 16C, the first multilayer inorganic material layer 61 is dry-etched using the first photoresist pattern PR1 and the second photoresist pattern PR2 as a mask to form an internal region 52 of the first type pixel cell. Red inorganic CF (R) is formed in -1). At this time, the first multilayer inorganic material layer 61 remains on the TFTs 51-1, 51-2, and 51-3 by the first photoresist pattern PR1.
이 후에, 포토레지스트 제거공정을 진행하되, 제 2 포토레지스트패턴(PR2)만 제거할 수 있도록 공정시간을 조절하여 제 2 포토레지스패턴(PR2)에 비하여 상대적으로 두꺼운 제 1 포토레지스트패턴(PR1)의 일부가 적정 두께로 잔류될 수 있도록 한다.After that, the photoresist removing process is performed, but the first photoresist pattern PR1 is relatively thicker than the second photoresist pattern PR2 by adjusting the process time so that only the second photoresist pattern PR2 can be removed. Allow a portion of to remain at the proper thickness.
따라서, TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에는 제 1 다층 무기물질층(61)과 제 1 포토레지스트 패턴의 잔류층(PR1')의 적층구조가 위치하고, 제 1 형 화소셀의 내부영역(52-1) 상부에는 레드-무기CF(R)가 위치한다.Therefore, the stacked structure of the first multilayer inorganic material layer 61 and the remaining layer PR1 'of the first photoresist pattern is positioned on the TFTs 51-1, 51-2, 51-3, and the first The red-inorganic CF (R) is positioned above the inner region 52-1 of the pixel cell.
도 16d를 참조하면, 노출된 기판의 전면에 그린컬러를 내는 제 2 다층 무기물질층(62)을 형성한다. 제 2 다층 무기물질층(62)은 [표 1]에서 그린-무기CF를 형성하기 위하여 제시된 바와 같이, 0.33㎛두께의 SiNX층, 0.035㎛두께의 a-Si층, 0.15㎛두께의 ITO층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 16D, a second multilayer inorganic material layer 62 that emits green color is formed on the entire surface of the exposed substrate. The second multilayer inorganic material layer 62 is a 0.33 μm thick SiN X layer, a 0.035 μm thick a-Si layer, and a 0.15 μm ITO layer, as shown in Table 1 to form green-inorganic CF. It can be formed by sequentially stacking.
이어서, 회절노광법에 의하여 포토레지스트 패턴 형성공정을 진행하여 각 화소셀의 TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에 위치하는 제 3 포토레지스트패턴(PR3)과 제 2 형 화소셀의 화소셀 내부영역(52-2)의 상부에 위치하는 제 4 포토레지스트패턴(PR4)을 형성한다. 이 때, 제3포토레지스트패턴(PR3)은 제 4 포토레지스트패턴(PR4)에 비하여 상대적으로 두껍게 형성된다. 제3포토레지스트패턴(PR3)은 제 4 포토레지스트패턴(PR4)은 도 16b를 참조하여 설명한 제1포토레지스트패턴(PR1)은 제 2 포토레지스트패턴(PR2)를 형성하는 방법과 같다.Subsequently, the photoresist pattern forming process is performed by diffraction exposure method, so that the third photoresist pattern PR3 and the second photoresist positioned on the TFTs 51-1, 51-2, 51-3 of each pixel cell are formed. A fourth photoresist pattern PR4 is formed on the pixel cell inner region 52-2 of the pixel cell. In this case, the third photoresist pattern PR3 is formed relatively thicker than the fourth photoresist pattern PR4. In the third photoresist pattern PR3, the fourth photoresist pattern PR4 is the same as the method of forming the second photoresist pattern PR2 in the first photoresist pattern PR1 described with reference to FIG. 16B.
도 16e를 참조하면, 제3포토레지스트패턴(PR3)와 제4포토레지스트패턴(PR4)을 마스크로 하여 제 2 다층 무기물질층(62)을 건식식각하여 제 2 형 화소셀의 내부영역(52-2) 상부에 그린-무기 CF(G)를 형성한다. 이 때, TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에도 제 3 포토레지스트패턴(PR1)에 의하여 제 2 다층 무기물질층(62)이 잔류된다.Referring to FIG. 16E, the second multilayer inorganic material layer 62 is dry-etched using the third photoresist pattern PR3 and the fourth photoresist pattern PR4 as a mask to form an internal region 52 of the second type pixel cell. -2) to form a green-inorganic CF (G) on top. At this time, the second multilayer inorganic material layer 62 remains on the TFTs 51-1, 51-2, and 51-3 by the third photoresist pattern PR1.
이 후에, 포토레지스트 제거공정을 진행하되, 제 4 포토레지스트패턴(PR4)만 제거할 수 있도록 공정시간을 조절하여 제 4 포토레지스패턴(PR4)에 비하여 상대적으로 두꺼운 제 3 포토레지스트패턴(PR3)의 일부가 적정 두께로 잔류될 수 있도록 한다.Thereafter, the photoresist removing process is performed, but the third photoresist pattern PR3 is thicker than the fourth photoresist pattern PR4 by adjusting the process time so that only the fourth photoresist pattern PR4 is removed. Allow a portion of to remain at the proper thickness.
도 16d와 도 16e을 참조하여 설명된 그린 무기CF의 제조공정은 상기에서 도 16b와 도 16c를 참조하여 설명한 레드-무기CF의 제조공정과 동일하다.The manufacturing process of the green inorganic CF described with reference to FIGS. 16D and 16E is the same as the manufacturing process of the red-inorganic CF described with reference to FIGS. 16B and 16C.
제 2 형 화소셀 내부영역(52-2) 상부에 그린 무기CF를 형성한 결과로, TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에는 제 1 다층 무기물질층(61), 제 1 포토레지스트패턴의 잔류층(PR1'), 제 2 다층 무기물질층(62), 제 3 포토레지스트패턴의 잔류층(PR3')의 적층구조가 마련된다.As a result of forming the green inorganic CF on the second type pixel cell inner region 52-2, the first multilayer inorganic material layer 61 is formed on the TFTs 51-1, 51-2, and 51-3. The stacked structure of the remaining layer PR1 ′ of the first photoresist pattern, the second multilayer inorganic material layer 62, and the remaining layer PR3 ′ of the third photoresist pattern is provided.
도 16f를 참조하면, 레드-무기CF(R) 혹은, 그린-무기CF(G)의 제조공정과 동일한 방법에 의하여, 제 3 형 화소셀 내부영역(52-3) 상부에 블루-무기CF(B)도 기판에 형성한다.Referring to FIG. 16F, the blue-inorganic CF (above the blue-inorganic CF (R) or the green-inorganic CF (G) in the same manner as in the manufacturing process of the third type pixel cell inner region 52-3. B) is also formed in a board | substrate.
블루 무기CF(B)의 형성결과로, TFT(51-1)(51-2)(51-3) 상부에는 제 1 다층 무기물질층(61), 제 1 포토레지스트패턴의 잔류층(PR1'), 제 2 다층 무기물질층(62), 제 3 포토레지스트패턴의 잔류층(PR3'), 제 3 다층 무기물질층(63), 제 5 포토레지스트패턴의 잔류층(PR5')의 적층구조가 마련된다. 즉, TFT 상부에는 포토레지스트막 다중층의 무기물질층이 두껍게 쌓이게 되는데, 이들 적층구조(68-1)(68-2)(68-3)는 액정표시장치에서 각종 소자가 마련된 상판과 하판을 합착하는 과정에서 상판과 하판 사이의 액정이 들어갈 공간을 위한 갭을 유지하기 위한 스페이서(spacer)로 사용할 수 있다. TFT 상부에 위치하는 스페이서(68-1)(68-2)(68-3)의 확대도는 도 17에 보인다.As a result of the formation of the blue inorganic CF (B), the first multilayer inorganic material layer 61 and the remaining layer PR1 'of the first photoresist pattern are formed on the TFTs 51-1, 51-2 and 51-3. ), The second multilayer inorganic material layer 62, the remaining layer PR3 'of the third photoresist pattern, the third multilayer inorganic material layer 63, and the stacked structure PR5' of the remaining layer PR5 'of the fifth photoresist pattern. Is prepared. In other words, the inorganic material layer of the photoresist film multilayer is thickly stacked on the TFT, and the stacked structures 68-1, 68-2, and 68-3 are formed on the upper and lower plates in which various elements are provided in the liquid crystal display device. In the process of bonding, it may be used as a spacer for maintaining a gap for the space in which the liquid crystal between the upper plate and the lower plate. An enlarged view of the spacers 68-1, 68-2, 68-3 positioned on the TFT is shown in FIG.
칼라필터를 제조하는 과정 중에, 칼라필터 형성 순서에 따라 스페이서를 이루는 물질층의 적층구조는 달라질 수 있다.During the manufacturing process of the color filter, the stacking structure of the material layer forming the spacer may vary according to the color filter formation order.
스페이서는 합착된 상판과 하판의 갭을 유지하기 위한 기능을 가지고 있으므로, 상기에서 예시된 바와 같이, 각각의 TFT 상부에 형성할 수 도 있지만, 소정의 TFT 부분만 선택하여 적정 수로 형성할 수 있다.Since the spacer has a function for maintaining the gap between the upper and lower plates bonded together, the spacer may be formed on the upper portion of each TFT as illustrated above, but only a predetermined portion of the TFT may be selected and formed in an appropriate number.
도 18은 본 발명의 제 13실시예에 따른 액정표시장치에서 다른 형태의 칼라필터 배열도를 나타낸 것이다.FIG. 18 shows a color filter arrangement diagram of another type in the liquid crystal display according to the thirteenth embodiment of the present invention.
레드(R), 그린(G), 블루(B)를 구현하는 방법으로, 화소셀 내부에 감색법의 삼원색인 옐로우-무기CF(Ye), 마젠타-무기CF(Mg), 시안-무기CF(Cy)를 제작 배열한 상태를 보여준다. 하나의 화소셀을 두 부분으로 나누어 두 색의 혼합으로 하나의 칼라를 구현한다.A method of implementing red (R), green (G), and blue (B), the three primary colors of the blue color method inside the pixel cell are yellow-inorganic CF (Ye), magenta-inorganic CF (Mg), and cyan-inorganic CF ( Cy) is produced and arranged. One pixel cell is divided into two parts to realize one color by mixing two colors.
옐로우 무기CF(Ye), 마젠타 무기CF(Mg), 시안 무기CF(Cy)를 형성하기 위한 다층 무기물질층은 [표3]에서 제시한 바와 같다.The multilayer inorganic material layers for forming yellow inorganic CF (Ye), magenta inorganic CF (Mg), and cyan inorganic CF (Cy) are as shown in [Table 3].
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 다층 무기물질층으로 형성된 무기CF는 컬러필터를 요구하는 소자 예를 들어, 액정표시장치에 적용이 가능하다.As described above, the inorganic CF formed of the multilayer inorganic material layer according to the present invention can be applied to an element requiring a color filter, for example, a liquid crystal display device.
본 발명은 광투과성이 있는 다층 무기물질층을 사용하여 컬러필터 및 이 칼라필터를 구비하는 각종 디스플레이를 제공함으로써, 기존의 수지 컬러필터를 사용하여 제조되는 컬러필터에서 나타나는 돌기불량을 없앨수 있어서 수율을 향상시킬 수 있고, 컬러필터 온 어레이(color filter on array)구조를 가지도록 구성할 수 있다. 또한, 고가의 수지 칼라필터를 사용하는 경우보다, 공정단가를 낮출 수 있다는 잇점이 있다. 특히, 흡수계수를 가지는 물질층을 사용할 경우에는 무기CF를 저층구조로 가져가더라도 색구현이 가능하기 때문에 실용가능한 무기컬러필터가 될 수 있다.The present invention provides a color filter and various displays including the color filter by using a light-transmitting multilayer inorganic material layer, thereby eliminating the projection defects appearing in the color filter manufactured using the existing resin color filter, thereby improving the yield. It can be improved and configured to have a color filter on array structure. In addition, there is an advantage that the process cost can be lowered than in the case of using an expensive resin color filter. In particular, in the case of using a material layer having an absorption coefficient, even if the inorganic CF is taken in a low layer structure, color can be implemented, and thus it can be a practical inorganic color filter.
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