KR100362459B1 - 블랙행렬스크린을형성하기위한크롬공백과액정디스플레이용색필터 - Google Patents

블랙행렬스크린을형성하기위한크롬공백과액정디스플레이용색필터 Download PDF

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다카시 니시모토
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마사노부 후지타
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Abstract

본 발명에 있어서, 액정 디스플레이용 색필터를 제조하는데 사용되는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백은, 적어도 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막을 투명기판의 한 주면상에 순차적으로 형성함으로써 형성된다. 상기 제1 및 제2반사방지막은 각각 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물 또는 크롬혼합물로 이루어진 반투명막이고, 상기 차광막은 크롬, 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물로 이루어진다. 상기 투명기판과 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은, 대체로 가시파장범위 전역에서 부등식 nS<n1<n2<n3
(여기서, nS는 투명기판의 굴절률, n1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 실수부, n2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 실수부, n3은 차광막의 복소굴절률의 실수부이다)을 만족한다.

Description

블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백과 액정 디스플레이용 색필터
[산업상의 이용분야]
본 발명은, 액정 디스플레이(liquid crystal display)용 색필터(color filter)와 이 색필터를 제조하는데 사용되는 블랙 행렬스크린(black matrix-screen)을 형성하기 위한 공백(blank)에 관한 것이다.
[종래의 기술]
일반적으로, 액정 디스플레이의 시인성(visibility)을 향상시키기 위해, 블랙 행렬스크린을 설치한 투명기판상에 R층(적색층), G층(녹색층) 및 B층(청색층)을 형성하여 제조한 액정 디스플레이용 색필터가 사용된다. 일반적으로, 이러한 블랙 행렬스크린은 크롬 등의 차광층(screening layer)을 설치한 공백을 도금(plating) 및 식각(etching)함으로써 제작되고 있었다.
최근, 액정 디스플레이의 더 한층의 표시품질의 향상의 요구에 따라, 액정 디스플레이의 시인성[시각 인식성(visual recognizability)]을 한층 향상시키기 위해, 액정 디스플레이용 블랙 행렬스크린에는 차광성과 더불어 전면 즉 투명기판측의 면(표시면)의 반사율을 가시광의 파장범위에서 한층 낮게 하는 것이 요구되고 있다.
제6도는 그러한 요구를 만족시키는 것으로 일본 특원소 61-39024호에 제안된 크롬공백(chromium blank)을 나타내고 있다. 제6도에 나타낸 바와 같이, 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백은, 투명기판(610)의 상면에 형성된 산화크롬 등의 반사방지막(antireflection film; 620)과 이 반사방지막(620)의 전면에 형성된 크롬 등의 차광막(screening film; 640)으로 구성된 2층 구조의 크롬막(650)을 갖추고, 차광성과 투명기판측의 면의 저반사율특성을 얻고 있다. 제7도는 투명기판(610)을 통해 광을 입사한 경우의 크롬공백의 반사율의 입사광 파장에 관한 의존성을 나타내고 있다.
그렇지만, 제7도에 나타낸 반사율 특성곡선(L6)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명기판(610)을 통해 광을 입사한 경우에 400∼700nm의 가시파장범위 전역에걸쳐서 소망하는 값, 예컨대 10% 이하라는 낮은 반사율을 갖는 구성의 크롬공백을 생성하는 것은 불가능하였다.
더욱이, 반사율 특성곡선(L6)이 450∼650nm의 범위의 특정의 파장에서 최소값을 갖기 때문에, 반사방지막(620)의 두께에 의존하여 각 파장에서의 반사율이 변화하기 쉬워 반사광의 색의 채도(saturation) 및 명도(lightness)에 변화를 일으키게 된다.
일반적으로, 반사율 특성곡선은 박막간섭효과(thin-film interference effect)에 의해 450∼650nm의 범위의 특정의 파장에서 최소값을 갖는다. 따라서, 이 특정의 파장은 박막의 두께의 작은 변동(불균일)에 따라 변화하게 된다. 그 결과, 크롬공백은 각각 다른 파장에 대해 다른 반사율을 갖게 되어 반사광의 색의 색조(tone)의 변화를 일으키게 된다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 투명기판측의 면으로 입사된 400∼700nm의 가시파장범위 전역에 걸쳐서 소망하는 값 이하의 반사율을 갖고, 반사방지막의 두께에 의존하지 않는 블랙 행렬스크린을 설치한 액정 디스플레이용 색필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 상술한 블랙 행렬스크린용의 크롬공백을 제공함에 있다.
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예에서의 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백의 단면도,
제2도(A)는 제1도의 크롬공백의 굴절률의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프,
제2도(B)는 제1도의 크롬공백의 소멸계수의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프,
제2도(C)는 제1도의 크롬공백의 반사율의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프,
제3도는 본 발명에 따른 제2실시예에서의 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백의 단면도,
제4도(A)는 제3도의 크롬공백의 굴절률의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프,
제4도(B)는 제3도의 크롬공백의 소멸계수의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프,
제4도(C)는 제3도의 크롬공백의 반사율의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프,
제5도(A) 내지 제5도(C)는 본 발명에 따른 액정 디스플레이용 색필터를 설명하기 위한 단면도,
제6도는 종래기술에 따른 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백의 단면도,
제7도는 제6도의 크롬공백의 반사율의 파장에 관한 의존성을 나타낸 그래프이다.
100, 200 --- 크롬공백, 110, 210 --- 투명기판,
120, 220 --- 제1반사방지막, 130, 230 --- 제2반사방지막,
140, 240 --- 차광막, 150, 250 ---크롬막,
500 --- 색필터, 510 --- 블랙 행렬스크린,
520 --- 색패턴, 530 ---투명전극막.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 한 국면에 따른 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백은, 투명기판과, 이 투명기판의 한 주면상에 형성된 제1반사방지막, 이 제1반사방지막의 전면에 형성된 제2반사방지막 및, 이 제2반사방지막의 전면에 형성된 차광막을 구비하여 구성되고,
상기 투명기판과 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은, 가시파장범위 전역에서 부등식 nS<n1<n2<n3(여기서, nS는 투명기판의 굴절률, n1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 실수부, n2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 실수부, n3는 차광막의 복소굴절률의 실수부이다)를 만족하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 국면에 따른 액정 디스플레이용 색필터는, 투명기판과, 이 투명기판상에 형성된 블랙 행렬스크린, 상기 투명기판상에 형성된 블랙 행렬스크린의 구성요소 사이의 공간을 충전하는 패턴의 착색층(colored layer) 및, 투명전극막을 구비하여 구성되고,
상기 블랙 행렬스크린은, 투명기관과, 이 투명기판의 한 주면상에 형성된 제1반사방지막, 이 제1반사방지막의 전면에 형성된 제2반사방지막 및, 이 제2반사방지막의 전면에 형성된 차광막을 구비하고, 가시파장범위 전역에서 부등식 nS<n1<n2<n3(여기서, nS는 투명기판의 굴절률, n1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 실수부, n2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 실수부, n3는 차광막의 복소굴절률의 실수부이다)를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[실시예]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백(100)은, 투명기판(110)과, 이 투명기관(110)의 한 주면상에 순차적으로 형성된 제1반사방지막(12), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)을 구비하고 있다. 이 크롬공백(100)은 액정 디스플레이용 색필터에 조립된다. 상기 제1반사방지막(120)과 상기 제2반사방지막(130)은 각각 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물 또는 혼합물의 반투명막이고, 상기 차광막(140)은 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물 또는 혼합물의 광차광막이다.
상기 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)은 크롬막(150)을 구성한다, 상기 크롬공백(100)은, 가시파장범위 전역에서 부등식 nS<n1<n2<n3(여기서, nS는 투명기판(110)의 굴절률, n1은 제1반사방지막(120)의 복소굴절률의 실수부, n2는 제2반사방지막(130)의 복소굴절률의 실수부, n3는 차광막의 복소굴절률(140)의 실수부이다)를 만족한다.
바람직하게는, 상기 크롬공백(100)은 적어도 가시파장범위중 450∼650nm의 파장범위에서 부등식 nS<n1<n2<n3를 만족한다.
상기 크롬막(150)에 있어서, 제1반사방지막(120)은 30∼50원자%(atomic percentage: at.)의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하고, 상기 제2반사방지막(130)은 45∼65원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하며, 상기 차광막(140)은 크롬막이다.
또 상기 크롬막(150)에 있어서, 제1반사방지막(120)은 30∼50원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유해도 좋고, 상기 제2반사방지막(130)은 45∼65원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유해도 좋으며, 상기 차광막(140)은 60원자% 이상의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유해도 좋다.
상기 크롬공백(100)의 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)은 스퍼터링공정(sputtering process), 진공증착공정(vacuum evaporation process) 또는 CVD공정에 의해 형성해도 좋다.
상기 제1반사방지막(120)과 상기 제2반사방지막(130)의 두께는, 가시파장 범위에서, 바람직하게는 200∼500Å의 범위에서 반사스펙트럼의 저부(bottom)를 조정할 수 있는 두께의 범위에 있다. 소정의 차광효과(screening effect)를 낼 수 있는 차광막(140)의 두께로서는 500Å, 이상이 적당하다. 공백(100)은 가시파장범위 전역에서 부등식 nS<n1<n2<n3를 만족하는 것이 바람직하지만, 이 공백(100)이 적어도450~650nm의 파장범위에서 상기 부등식을 만족하는 경우에 효과가 크다.
크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나의 화합물에 있어서는, 크롬화합물(크롬혼합물)의 원자%가 클수록 그 화합물의 차광효과는 높아지는 바, 크롬의 원자%가 30∼50원자%의 범위에 있을 때 크롬을 함유한 화합물의 투명성이 비교적 높아지고, 크롬의 함량이 45∼65원자%의 범위에 있을 때 화합물의 차광효과가 비교적 높아지며, 크롬의 함량이 60원자% 이상일 때 화합물의 차광효과가 높아진다. 따라서, 차광막(140)의 화합물은 상기와 같은 원자%의 범위내의 크롬 함량을 갖는다.
크롬을 함유한 화합물의 투명성(transparency)은 산소의 원자%가 증가함에 따라 높아진다. 또한, 질소의 원자%가 증가함에 따라 크롬을 함유한 화합물의 투명성이 높아지지만, 질소의 투명성 증가효과는 산소의 그것보다도 높지 않다. 따라서, 질소는 크롬을 함유한 화합물의 투명성을 정확하게 조정하는 경우에 적합하다.
탄소는 특히 식각성에 효과가 있는 것이다. 식각속도(etching rate)는 탄소의 원자%의 증가에 따라 감소한다.
기본적으로는, 크롬막(150)이 차광효과와 양호한 반사율특성을 갖고, 또한 이 크롬막(150)이 식각되기 쉽도록, 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)을 형성하는 것이 바람직하다.
제5도(A), 제5도(B) 및 제5도(C)를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 디스플레이용 색필터를 제조할 때는, 크롬공백(100)에 있어서는 제5도(A)에 나타낸 바와 같이 투명기판(110)상에 블랙 행렬스크린(510)을 형성하도록 식각하여 패터닝한 크롬막(150)을 준비한다. 다음에, 제5도(B)에 나타낸 바와 같이 투명기판(110)상에 색패턴(color pattern; 520)을 형성하고, 그 후 투명전극막을 형성하여 액정 디스플레이용 색필터(500)를 완성한다.
일반적으로, 투명기판(110)상에 형성된 크롬막(150)은 블랙 행렬스크린(510)을 형성하도록 패터닝 및 식각하기 위해 포토리소그래피공정(photolithography process)이 행해진다. 색패턴(520)은 안료분산공정(pigment dispersion process), 염색공정(dyeing process) 및 인쇄공정(printing process) 등에 의해 형성된다. 이 색패턴(520)은, 3원색인 R(red: 적색), G(green: 녹색) 및 B(blue: 청색)의 소정의 형상의 패턴, 즉 소정의 R패턴, 소정의 G패턴 및 소정의 B패턴을 구비하고 있다. 필요에 따라, 색패턴(520)의 전면에는 보호를 위해 투명한 보호막을 형성해도 좋다. 그 후, 이 보호막의 전면에 스퍼터링공정 등에 의해 액정을 구동하기 위한 투명전극막(530)을 형성한다.
이와 같이 해서 구성된 제1도에 나타낸 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백(100)은, 투명기판(110)의 노출된 표면을 통해 광을 입사한 경우에도 대체로 가시파장범위 전역에서 10% 이하의 소망하는 반사율을 갖게 할 수 있고, 또한 반사방지막의 두께변동에 따른 색의 색조의 변화를 억제할 수 있다.
제5도(A)∼제5도(C)에 나타낸 공정에 의해 크롬공백(100)을 처리하여 형성한 블랙 행렬스크린(510)을 갖춘 본 발명에 따른 액정 디스플레이용 색필터(500)는, 시인성을 한층 향상시킬 수 있다.
제1실시예
다음에는 본 발명에 따른 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백의 구체예에 대해 설명한다.
우선, 제1도, 제2도(A), 제2도(B) 및 제2도(C)를 참조하여 본 발명에 따른 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백의 제1실시예에 대해 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예에서의 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백의 단면도이고, 제2도(A)∼제2도(C)는 크롬공백의 반사율특성을 나타낸 그래프이다.
제1도에 나타낸 것은, 크롬공백(100)과, 투명기판(110), 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130), 차광막(140) 및, 제1반사방지막(120)과 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)으로 이루어진 크롬막(150)이다.
제1실시예의 크롬공백(100)의 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)은 투명기판(110)상에 순차적으로 적층되어 적층막으로 형성된다. 투명기판(110)은 400∼700nm의 파장범위에서 굴절률 nS≒1.5를 갖는 7059 유리(코닝(Corning)사 제품)로 형성되고, 제1반사방지막(120)은 크롬과 산소의 크롬화합물로 형성되며, 제2반사방지막(130)은 크롬과 질소의 크롬화합물로 형성되고, 차광막(140)은 크롬으로 형성된다.
제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)은, 모두 크롬타깃(chromium target)을 이용한 통상의 반응성 DC 스퍼터링공정에 의해 형성된다.
제1반사방지막(120)은, 아르곤-질소 혼합가스를 이용한 반응성 DC 스퍼터링공정에 의해 형성된다. 이 제1반사방지막(120)은 약 45원자%의 크롬과 55원자%의 산소를 함유하고 있다. 이 제1반사방지막(120)은, 파장 550nm에서 실수부가 n1≒2.2이고 소멸계수(extinction coefficient) 즉 허수부가 k1≒0.1인 복소굴절률을 갖는 두께 430Å의 반투명막(semitranspareut film)이다.
제2반사방지막(130)은, 아르곤-질소 혼합가스를 이용한 반응성 DC 스퍼터링공정에 의해 형성된다. 이 제2반사방지막(130)은 약 60원자%의 크롬과 40원자%의 산소를 함유하고 있다. 이 제2반사방지막(130)은, 파장 550nm에서 실수부가 n2≒2.8이고 소멸계수 즉 허수부가 k2≒1.1인 복소굴절률을 갖는 두께 380Å의 반투명막(translucent film)이다.
차광막(140)은 아르곤가스를 이용한 공정에 의해 800Å의 두께로 형성된다. 이 차광막(140)은, 파장 550nm에서 실수부가 n3≒3.3이고 소멸계수(허수부)가 k3≒2.5인 복소굴절률을 갖는다.
이들 막의 조성은, 일반적으로 사용되는 오거 전자 분석기(Auger electron spectroscopy)에 의해 분석된다. 이들 막은 각각 상술한 공정에 의해 실리콘 웨이퍼상에 형성되고, 그 막의 스펙트럼 반사율은 분광엘립소미터(spectro-ellipsometer) MOSS ES-4G(프랑스의 소프라(SOPRA)사 제품)에 의해 측정된다.
제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)의 각 층의 스펙트럼 굴절률의 400∼700nm의 범위의 파장에 관한 의존성은, 제2도(A), 제2도(B) 및 제2도(C)에 각각 나타냈다.
제2도(A)로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명기판(110)의 굴절률 nS(≒1.5)와, 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)의 복소굴절률의 각 실수부 n1, n2및 n3사이의 굴절률의 관계는, 400∼700nm의 가시파장범위 중 450∼700nm의 파장범위에서 부등식 nS<n1<n2<n3을 만족한다. 이 경우, 투명기판(110)과 제1반사방지막(120), 제1반사방지막(120)과 제2반사방지막(130) 및 제2반사방지막(130)과 차광막(140)에서의 투명기판(110)측으로의 반사가 적어지고, 결과로서 디스플레이 스크린측으로 비교적 적은 양의 광이 반사된다.
또, 제2도(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1반사방지막(120), 제2반사방지막(130) 및 차광막(140)의 각 소멸계수 k1, k2및 k3사이의 관계는 부등식 k1<k2<k3를 만족하고, 이 부등식은 막의 흡수효과가 디스플레이 스크린측으로 광의 반사를 억제하는 효과를 더 강화시킨다는 것을 입증한다.
상술한 구성을 갖는 제1실시예의 크롬공백(100)은, 종래의 크롬공백과 비교하여 평탄한 반사율특성을 갖고, 제2도(C)에 나타낸 바와 같이 400∼700nm의 가시파장범위 전역에서 8% 이하의 낮은 반사율을 갖는다.
유리 표면의 반사율의 영향을 포함한 반사율은, 60mm의 직경을 갖는 집속구(integrating sphere)를 이용하여 기준을 산화마그네슘으로 하여히타치(Hitach)사 제의 300형 반사 분광광도계(spectrophotometer)에 의해 측정된다.
제2실시예
다음에는 제2실시예의 크롬공백에 대해 설명한다.
제2식시예의 크롬공백(200)은, 제1실시예와 마찬가지로, 투명기판(210)상에 순차적으로 형성된 제1반사방지막(220), 제2반사방지막(230), 차광막(240)을 구비한 크롬막(250)을 갖추고 있다(제3도 참조). 투명기판(210)은 400∼700nm의 파장범위에서 굴절률 nS≒1.5를 갖는 7059 유리(코닝사 제품)로 형성되고, 제1반사방지막(220)은 주성분으로서의 크롬과 산소 및 질소와 탄소를 함유한 크롬화합물로 형성되면, 제2반사방지막(230)은 산소와 탄소 및 주성분으로서의 크롬과 질소를 함유한 크롬화합물로 형성되고, 차광막(240)은 크롬으로 형성된다.
제1반사방지막(220), 제2반사방지막(230) 및 차광막(240)은, 모두 크롬타깃(chromium target)을 이용한 통상의 반응성 DC 스퍼터링공정에 의해 형성된다.
제1반사방지막(220)은, 첨가제로서 질소가스와 이산화탄소가스를 함유한 아르곤-질소 혼합가스를 이용한 반응성 DC 스퍼터링공정에 의해 형성된다. 이 제1반사방지막(220)은 약 45원자%의 크롬과 45원자%의 산소, 약 8원자%의 질소 및 약 2원자%의 탄소를 함유하고 있다. 이 제1반사방지막(220)은, 파장 550nm에서 실수부가 n1≒2.1이고 소멸계수(extinction coefficient) 즉 허수부가 k1≒0.1인 복소굴절률을 갖는 두께 430Å의 반투명막이다.
제2반사방지막(230)은, 첨가제로서 산소가스와 이산화탄소가스를 함유한 아르곤-질소 혼합가스를 이용한 반응성 DC 스퍼터링공정에 의해 형성된다. 이 제2반사방지막(230)은 약 60원자%의 크롬과 약 30원자%의 질소, 약 5원자%의 산소 및 약 5원자%의 탄소를 함유하고 있다. 이 제2반사방지막(230)은, 파장 550nm에서 실수부가 n2≒2.6이고 소멸계수 즉 허수부가 k2≒0.,9인 복소굴절률을 갖는 두께 480Å의 반투명막이다.
차광막(240)은 아르곤가스를 이용한 공정에 의해 800Å의 두께로 형성된다. 이 차광막(240)은, 파장 550nm에서 실수부가 n3≒3.3이고 소멸계수(허수부)가 k3≒2.5인 복소굴절률을 갖는다.
제1반사방지막(220), 제2반사방지막(230) 및 차광막(240)의 각 층의 스펙트럼 굴절률과 소멸계수의 400∼700nm의 범위의 파장에 관한 의존성은, 제4도(A), 제4도(B) 및 제4도(C)에 각각 나타냈다.
제4도(A)로부터 알 수 있는 바와 같이, 투명기판(210)의 굴절률 nS(≒1.5)와, 제1반사방지막(220), 제2반사방지막(230) 및 차광막(240)의 복소굴절률의 각 실수부 n1, n2및 n3사이의 굴절률의 관계는, 400∼700nm의 가시파장범위 중 450∼700nm의 파장범위에서 부등식 nS<n1<n2<n3를 만족한다. 따라서, 투명기판(210)과 제1반사방지막(220), 제1반사방지막(220)과 제2반사방지막(230) 및 제2반사방지막(230)과 차광막(240)에서의 투명기관(210)측으로의 반사가 적어지고, 결과로서 디스플레이 스크린측으로 비교적 적은 양의 광이 반사된다.
또, 제4도(B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1반사방지막(220), 제2반사방지막(230) 및 차광막(240)의 각 소멸계수 k1, k2및 k3사이의 관계는 부등식 k1<k2<k3를 만족하고, 이 부등식은 막의 흡수효과가 디스플레이 스크린측으로 광의 반사를 억제하는 효과를 더 강화시킨다는 것을 입증한다.
상술한 구성을 갖는 제2실시예의 크롬공백(200)은, 제4도(C)의 반사율특성곡선(L2)에 나타낸 바와 같이 400∼700nm의 가시파장범위 전역에서 제1실시예보다도 낮은 6% 이하의 낮은 반사율을 갖는다.
제2실시예에서 크롬공백(200)의 크롬막(250)은, 블랙 행렬스크린을 형성하기 위해 식각액(etchant)을 이용한 습식 식각공정(wet etching process)에 의해 패터넝된다. 이 블랙 행렬스크린은 제1실시예에서 크롬공백(100)을 처리하여 형성한 것보다도 미세하고, 양호한 패턴 엣지(edge)형상으로 형성되었다.
165g의 (NH4)2Ce(NO3)6와 43㎖의 70% HClO4및 1000㎖의 순수(純水)를 혼합하여 만든 일반적으로 알려진 식각액은, 약 23℃에서 크롬막(250)을 식각하는데 사용된다.
조성의 분석, 스펙트럼 굴절률의 측정, 막두께의 측정 및 반사율의 측정에는, 제1실시예에서 크롬공백(100)을 측정하는데 적용된 것과 마찬가지의 측정방법이 사용된다.
제3실시예
다음에는 제2실시예의 크롬공백(200)을 처리하여 제조한 액정 디스플레이용 색필터의 구체예에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이용 색필터는, 기판상에 블랙 행렬스크린을 형성하도록 제2실시예의 크롬공백을 처리하고, R(red), C(green) 및 B(blue)의 패턴을 갖춘 색패턴을 형성하며, 이 색패턴의 전면에 도전성 투명전극을 형성함으로써 형성된다.
이어, 제5도(A), 제5도(B) 및 제5도(C)를 참조하여 액정 디스플레이용 색 필터의 제조방법에 대해 설명한다.
제5도(A), 제5도(B) 및 제5도(C)를 참조하면, 색필터(500), 블랙 행렬스크린(510), 색패턴(520) 및 투명전극(530)을 나타내고 있다.
제2식시예의 투명기판(210)상에 형성된 크롬공백(200)의 크롬막(250)은, 제5도(A)에 나타낸 바와 같이 블랙 행렬스크린(510)을 형성하도록 패터닝된다.
블랙 행렬스크린(510)을 형성할 때에는, 먼저 크롬공백(200)의 크롬막(250)의 전면에 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막을 포토레지스트패턴으로 패터닝한다. 그 후, 크롬막(250)을 165g의 (NH4)2Ce(NO3)6와 43㎖의 70% HClO4및 1000㎖의 순수를 혼합하여 만든 식각액과 포토레지스트패턴을 이용하여 식각함으로써 블랙 행렬스크린(510)을 형성한다.
다음에, 제5도(B)에 나타낸 바와 같이, 투명기판(210)상에 블랙행렬스크린(510) 사이의 공간을 충전하도록 색패턴(520)을 형성한다.
상기 색패턴(520)은, 그 안에 분산된 적색안료(red pigment)를 함유한 적색 감광성 수지를 1.2㎛의 두꺼운 적색막에 가하고, 그 적색막을 오븐(oven)내에서 70℃로 30분동안 건조시키며, 소정의 패턴의 마스크를 이용하여 그 적색막을 노광하고, 적색패턴을 형성하도록 물을 이용하여 노광된 적색막을 스프레이현상(spray-develop)하며, 그 적색패턴을 150℃로 30분동안 가열하여 구워냄으로써 투명기판(210)상에 형성된다.
녹색패턴과 청색패턴도, 상기 적색패턴과 마찬가지의 공정에 의해 소정의 영역에 그 순서대로 형성한다.
그 후, 제5도(C)에 나타낸 바와 같이, ITO 타깃을 이용한 DC 스퍼터링장치에 의해 적색, 녹색 및 청색패턴으로 이루어진 색패턴(520)을 설치한 투명기판(210)상에 두께가 약 20nm인 투명전극막(530)을 형성한다.
이상의 설명으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 크롬공백(100,200)은, 투명기판(110,210)의 각 반사율을 400∼700nm의 가시파장범위에서 10% 이하 등과 같은 소망하는 값으로 한정하고, 반사방지막(120,130,220,230)의 두께의 변동에 따른 색의 색조의 변화를 억제할 수 있다. 투명기판(110,210)상에 형성된 블랙 행렬스크린(510)을 설치한 액정 디스플레이용 색필터(500)는, 액정 디스플레이의 시인성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 표시품위가 극히 높은 액정표시 패널의 제조를 가능하게 하고 있다.

Claims (12)

  1. 투명기판과, 상기 투명기판의 한 주면상에 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막을 순차적으로 적층함으로써 형성한 적층막을 구비하여 구성되고,
    상기 투명기판과 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은 대체로 가시파장범위 전역에서 하기의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백.
    nS<n1<n2<n3
    여기서, ns는 투명기판의 굴절률,
    n1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 실수부,
    n2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 실수부,
    n3는 차광막의 복소굴절률의 실수부이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명기판과 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은 적어도 상기 가시파장범위중 450∼650nm의 파장범위에서 하기의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백.
    nS<n1<n2<n3
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은 대체로 가시파장범위 전역에서 하기의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백.
    k1<k2<k3
    여기서, k1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 허수부,
    k2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 허수부,
    k3는 차광막의 복소굴절률의 허수부이다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2반사방지막은 각각 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물로 이루어지고, 상기 차광막은 크롬, 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1반사방지막은, 30∼50원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하고,
    상기 제2반사방지막은, 45∼65원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하며,
    상기 차광막은 크롬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1반사방지막은, 30∼50원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하고,
    상기 제2반사방지막은, 45∼65원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하며,
    상기 차광막은, 60원자% 이상의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랙 행렬스크린을 형성하기 위한 공백.
  7. 투명기판과,
    상기 투명기판상에 형성된 블랙 행렬스크린을 구비하여 구성되고,
    상기 블랙 행렬스크린은, 상기 투명기판의 한 주면상에 순차적으로 형성된 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막을 구비하고, 상기 투명기판과 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은 대체로 가시파장범위 전역에서 하기의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 색필터.
    nS<n1<n2<n3
    여기서, nS는 투명기판의 굴절률,
    n1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 실수부,
    n2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 실수부,
    n3는 차광막의 복소굴절률의 실수부이다.
  8. 제7항에 있어서, 상기 투명기판과 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은 적어도 상기 가시파장범위중 450∼650nm의 파장범위에서 하기의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 색필터.
    nS<n1<n2<n3
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1반사방지막, 제2반사방지막 및 차광막은 대체로 가시파장범위 전역에서 하기의 부등식을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 색필터.
    k1<k2<k3
    여기서, k1은 제1반사방지막의 복소굴절률의 허수부,
    k2는 제2반사방지막의 복소굴절률의 허수부,
    k3는 차광막의 복소굴절률의 허수부이다.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2반사방지막은 각각 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물 또는 크롬혼합물로 이루어진 반투명막이고, 상기 차광막은 크롬, 주성분으로서 크롬을 함유한 크롬화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 색필터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1반사방지막은, 30∼50원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하고,
    상기 제2반사방지막은, 45∼65원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하며,
    상기 차광막은 크롬으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 색필터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1반사방지막은, 30∼50원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하고,
    상기 제2반사방지막은, 45∼65원자%의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나를 함유하며,
    상기 차광막은, 60원자% 이상의 크롬과, 산소, 산소와 질소의 화합물, 산소와 탄소의 화합물 및, 산소와 질소와 탄소의 화합물중의 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 색필터.
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