KR100441522B1 - Transfer film for forming microimages useful for construction of transfer optical system and forming complicated pattern, and apparatus for forming microimages - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미소형상 형성에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 전사법을 이용한 미소형상 형성 공정에 있어서 패턴 마스크(pattern mask)를 사용함으로써 종래의 레이저 전사법으로는 불가능했던 복잡한 반복 패턴 또는 이미지와 같은 미소형상을 기판 상에 빔 형상에 영향을 받지 않고 정밀하게 형성시키며 또한 미소형상 형성 장치의 광학계 구성을 단순하게 하는 미소형상 형성용 전사필름 및 그 장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of forming a fine pattern by using a pattern mask in a fine pattern forming process using a laser transfer method, And more particularly, to a transfer film for forming a minute shape and an apparatus therefor, which precisely form a microscopic shape on a substrate without being affected by a beam shape and simplify the optical system configuration of the micro-shape forming apparatus.
미국특허 제 5,326,619호에 개시되어 있는 레이저 전사를 이용하여 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)용 칼라 필터(color filter)의 패턴(pattern)을 형성하는 데에 사용되는 장치의 구조를 도 4에 나타내었다. 여기에서 광원으로는 충분한 세기의 에너지를 낼 수 있는 네오디미늄/야그(Nd/YAG)와 같은 고체 레이저가 사용된다. 방출된 레이저는 빔 에너지 분포(beam energy distribution)와 스폿 크기(spot size)를 조정한 후 갈바노메터(galvanometer)를 통하여 도우너 필름(donor film)위를 일정한 속도로 주사(scan)하며 조사한다. 도 2에서와 같이 레이저가 조사될 경우 필름의 칼라층(colorant layer)만이 유기, 플라스틱필름(plastic film), 웨이퍼(wafer) 등의 기판위로 전사된다.The structure of a device used for forming a pattern of a color filter for a liquid crystal display (LCD) using laser transfer disclosed in U.S. Patent No. 5,326,619 is shown in Fig. 4 . Here, a solid state laser such as neodymium / YAG (Nd / YAG) is used as a light source capable of generating sufficient energy. The emitted laser is scanned at a constant speed over a donor film through a galvanometer after adjusting the beam energy distribution and spot size. As shown in FIG. 2, when a laser beam is irradiated, only the colorant layer of the film is transferred onto a substrate such as an organic film, a plastic film, or a wafer.
도 4에서와 같은 레이저 주사 방식으로 패턴을 형성시킬 때에 패턴의 길이는 필름으로 조사되는 레이저를 개폐시킴으로써 조절한다. 이 때 출력개폐소자로는 청광학 변조기(Acousto-Optical Modulator: AOM)와 같이 전기적 응답속도가 빠르고 개폐시 출력값의 온/오프(on/off)의 상대 콘트라스트(contrast)가 높은 소자를 사용한다. 패턴의 폭은 조사되는 레이저의 스폿 크기와 필름의 감도에 따라 결정된다. 따라서 패턴을 정밀하게 형성시키기 위해서는 빔 형상의 정확한 조정이 필요하며 이를 이루기 위한 광학계의 구성이 복잡해진다. 또한 원하는 위치에 정확히 패턴을 형성시키기 위해서는 도 4의 x 방향으로 레이저를 주사하는 동작과 z 방향으로 기판이 이동하는 동작이 정밀해야 하고 그 각각의 동작들은 서로 보정하면서 진행되어야 한다.4, the length of the pattern is controlled by opening and closing the laser irradiated on the film. In this case, as the output switching element, a device having a high electrical response speed such as an acousto-optical modulator (AOM) and a high relative contrast of on / off of the output value at the time of opening and closing is used. The width of the pattern is determined by the spot size of the laser to be irradiated and the sensitivity of the film. Therefore, in order to precisely form the pattern, it is necessary to precisely adjust the beam shape, and the configuration of the optical system for completing it becomes complicated. Also, in order to accurately form a pattern at a desired position, the operation of scanning the laser in the x direction of FIG. 4 and the movement of the substrate in the z direction must be precise, and the respective operations must be performed while compensating each other.
상기와 같은 구조에서는 광을 기판위로 주사시키는 광학계가 복잡하기 때문에 광학계를 구성하는 공정이 어렵고 단순한 스트립 형태(stripe type) 이외의 도트형(dot type)과 같은 복잡한 형상을 가공할 수 없다. 또한 패턴 형성이 시작되는 부분의 끝이 꼬리가 지는 현상이 생기는 문제점이 있다. 상기한 문제점들은 필름 위로 주사하는 레이저 빔 에너지 분포가 부위별로 균일하지 않기 때문에 발생하는 것이다.In such a structure, the optical system for scanning light onto the substrate is complicated, so that the process of forming the optical system is difficult and it is impossible to process complex shapes such as a dot type other than a simple stripe type. Also, there is a problem that the end of the portion where the pattern formation is started tails. The problems described above arise because the laser beam energy distribution on the film is not uniform in each part.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전사 광학계를 용이하게 구성할 수 있으며 복잡한 형상의 패턴을 형성할 수 있고 또한 고품위의 칼라 필터를 제작할 수 있는 미소형상 형성용 전사필름 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a color filter which can easily form a transfer optical system and can form a complicated pattern and can produce a high quality color filter. A transfer film for forming a shape, and a device therefor.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의하여 패턴 마스크를 이용한 전사법에 의하여 형성된 패턴을 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a pattern formed by a transfer method using a pattern mask according to an embodiment of the present invention;
도 2는 종래의 전사법에 의하여 형성된 패턴을 나타낸 단면도.2 is a sectional view showing a pattern formed by a conventional transfer method;
도 3a는 본 발명에 의한 액정 디스플레이용 칼라 필터의 패턴 구조를 개략적으로 나타낸 평면도.3A is a plan view schematically showing a pattern structure of a color filter for a liquid crystal display according to the present invention.
도 3b는 본 발명을 이용하여 액정 디스플레이용 칼라 필터의 패턴 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.3B is a cross-sectional view schematically showing a pattern structure of a color filter for a liquid crystal display using the present invention.
도 4는 종래의 전사법을 실시하는 미소형상 형성 장치를 개략적으로 나타낸 구조도.4 is a schematic view showing a micro-shape forming apparatus for carrying out a conventional transfer method.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전사법을 실시하는 미소형상 형성 장치를 개략적으로 나타낸 구조도.5 is a schematic view showing a micro-shape forming apparatus for carrying out a transfer method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전사법을 실시하는 장치를 개략적으로 나타낸 구조도.6 is a schematic view showing an apparatus for carrying out a transfer method according to another embodiment of the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
l 광원 11 기판 13 도우너 필름 15 패턴 마스크l Light source 11 substrate 13 donor film 15 pattern mask
31 블랙매트릭스 33 화소부 41 밀러31 Black Matrix 33 pixel unit 41 Miller
43 출력개폐소자 45 갈바노메터 및 렌즈 어레이43 Output switching element 45 Galvanometer and lens array
47 스테이지 51 CPU 61 마이크로렌즈어레이47 stage 51 CPU 61 micro lens array
63 렌즈어레이63 Lens Array
본 발명은 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 구성을 갖는다.The present invention has the following structure in order to achieve the above-mentioned object of the present invention.
본 발명에 있어서, 기판상부에 형성되어 있는 도우너 필름과 상기 도우너 필름 상부에 형성되어 있는 패턴 마스크를 포함하는 미소형상 형성용 전사필름을 제공한다.In the present invention, there is provided a transfer film for micro-shape formation comprising a donor film formed on a substrate and a pattern mask formed on the donor film.
상기한 기판은 유리, 플라스틱 필름 그리고 웨이퍼로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.It is preferable that the substrate is selected from the group consisting of glass, plastic film and wafer.
상기한 도우너 필름은 안료 또는 염료가 포함된 고분자 물질이거나 열 또는 자외선 조사 후에 경화되는 고분자 물질이거나 전계인가시 발광하는 유기물질인 것이 바람직하다.The donor film may be a polymer material including a pigment or a dye, a polymer material that is cured after heat or ultraviolet irradiation, or an organic material that emits light when an electric field is applied.
상기한 패턴 마스크는 광을 차폐시킬 수 있는 재질로 되어있는 물질에 원하는 패턴을 형성시키며 상기한 광을 차폐시킬 수 있는 재질은 크롬(Cr), 크롬산화물(CrOx), 크롬질화물(CrNx), 알루미늄(Al) 산화물 그리고 유기 블랙매트릭스로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며 굴절율이 다른 절연물질의 다층박막을 마스크로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한 투명기판 위에 광을 차폐시킬 수 있는 물질을 성막시킨 후 원하는 패턴을 형성시키는 것이 바람직하다.The pattern mask forms a desired pattern on a material that can shield light, and the material that can shield the light is chromium (Cr), chromium oxide (CrO x ), chromium nitride (CrN x ) , Aluminum (Al) oxide and organic black matrix, and it is preferable to use a multilayer thin film of an insulating material having a different refractive index as a mask. It is also preferable to form a desired pattern after depositing a material capable of blocking light on a transparent substrate.
또한 본 발명에 있어서, 광원과 상기 광원에서 출력된 광의 에너지 분포를 조정하는 광조정수단과 상기 광조정수단을 통과한 광을 미소형상 형성용 전사필름으로 조사시키는 갈바노메터와 상기 갈바노메터를 통과한 광이 조사되어 패턴을 형성하게 하는 미소형상 형성용 전사필름 상기 광조정수단, 상기 갈바노메터 및 상기 미소형상 형성용 전사필름을 통제하는 중앙처리장치를 포함하는 미소형상 형성 장치를 제공한다.In the present invention, it is preferable that the light source further comprises: light adjusting means for adjusting the energy distribution of the light output from the light source; a galvanometer for irradiating the light passing through the light adjusting means onto the transfer film for micro- A transfer film for forming a minute shape for allowing light passing therethrough to form a pattern; and a central processing unit for controlling the light adjusting means, the galvanometer and the transfer film for forming a minute shape .
상기한 광조정수단은 빔조정 렌즈 어레이(beam steering lens array), 빔형상 렌즈 어레이(beam shaping lens array) 및 청광학 변조기를 포함하는 것이 바람직하다.The light adjusting means preferably includes a beam steering lens array, a beam shaping lens array and a blue optical modulator.
상기한 미소형상 형성용 전사필름은 기판상부에 형성되어 있는 도우너 필름과 상기 도우너 필름 상부에 형성되어 있는 패턴 마스크를 포함하는 미소형상 형성용 전사필름인 것이 바람직하다.It is preferable that the transfer film for forming a minute shape is a transfer film for forming a minute shape including a donor film formed on the substrate and a pattern mask formed on the donor film.
상기한 광원은 고체 레이저, 기체 레이저, 엑시머 레이저 그리고 반도체 레이저로 이루어진 군에서 선택되는 레이저이거나 고압 수은 램프(high pressure Hg lamp), 크세논 램프(Xe lamp) 그리고 아크 램프(Arc lamp)로 이루어진 군에서 선택되는 자외선/가시광선 광원인 것이 바람직하다.The light source may be a laser selected from the group consisting of a solid laser, a gas laser, an excimer laser and a semiconductor laser, or a group consisting of a high pressure Hg lamp, a xenon lamp, and an arc lamp It is preferable that the ultraviolet / visible light source is selected.
또한 본 발명에 있어서, 광원과 상기 광원에서 출력된 광을 평행광으로 변환시키는 렌즈 어레이와 상기 렌즈 어레이에 의하여 변환된 평행광을 초점으로 모으는 마이크로렌즈 어레이와 상기 마이크로렌즈 어레이를 통과한 광이 조사되는 미소형상 형성용 전사필름과 상기 광원 및 상기 미소형상 형성용 전사필름에 연결되어 통제하는 중앙처리장치를 포함하는 미소형상 형성 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light source device comprising a light source and a lens array for converting light output from the light source into parallel light, a microlens array for collecting parallel light converted by the lens array, And a central processing unit connected to the light source and the transfer film for forming a micro-shape to control the micro-shape forming apparatus.
상기한 미소형상 형성용 전사필름은 기판상부에 형성되어 있는 도우너 필름과 상기 도우너 필름 상부에 형성되어 있는 패턴 마스크를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the transfer film for fine shape formation includes a donor film formed on the substrate and a pattern mask formed on the donor film.
상기한 광원은 고체 레이저, 기체 레이저, 엑시머 레이저 그리고 반도체 레이저로 이루어진 군에서 선택되는 레이저이거나 고압 수은 램프, 크세논 램프 그리고 아크 램프로 이루어진 군에서 선택되는 자외선/가시광선 광원인 것이 바람직하다.The light source may be a laser selected from the group consisting of a solid laser, a gas laser, an excimer laser, and a semiconductor laser, or an ultraviolet / visible light source selected from the group consisting of a high pressure mercury lamp, a xenon lamp and an arc lamp.
본 발명은 전사법에 의한 칼라 필터 제조 혹은 전사법에 의한 고분자물질의 패턴 혹은 이미지와 같은 형상을 제조할 때에 마스크를 사용하여 정밀한 광경로(optical path)의 조정 없이 기판 위에 형상을 형성시키는 방법이다.The present invention relates to a method for forming a shape on a substrate without precise optical path adjustment by using a mask when manufacturing a pattern or an image-like shape of a polymer material by a color filter manufacturing method or a transfer method .
광원으로는 충분한 세기의 에너지를 낼 수 있는 Nd-YAG와 같은 고체 레이저가 사용된다. 방출된 레이저는 빔 에너지 분포와 스폿 크기를 조정한 후 갈바노메터를 통하여 패턴 마스크 위에 조사된다. 마스크로 조사된 광은 빔의 형상에는 관계없이 마스크의 투과부분만이 필름위로 조사된다. 도 1에서와 같이 레이저가 조사된 부분의 칼라층만이 유기, 플라스틱필름, 웨이퍼 등과 같은 기판위로 전사된다. 즉, 패턴을 광원의 빔 형상과는 관계없이 마스크의 형상에만 의존한다. 즉, 정밀한 빔 형상 및 광경로 조정 없이도 정밀한 형상을 얻을 수 있다.Solid-state lasers, such as Nd-YAG, are used as light sources to generate sufficient energy. The emitted laser is irradiated onto the pattern mask through a galvanometer after adjusting the beam energy distribution and spot size. The light irradiated by the mask is irradiated onto the film only through the transmissive portion of the mask regardless of the shape of the beam. As shown in FIG. 1, only a color layer of a laser-irradiated portion is transferred onto a substrate such as an organic film, a plastic film, or a wafer. That is, the pattern depends only on the shape of the mask regardless of the beam shape of the light source. That is, a precise shape can be obtained without precise beam shape and optical path adjustment.
본 발명을 적용한 또 다른 예를 도 6에 나타내었다.Another example to which the present invention is applied is shown in Fig.
고압 수은 램프, 크세논 램프 등에서 발생하는 고출력의 광원은 렌즈 어레이(lens array)를 거쳐서 평행광으로 전환된 후 마이크로렌즈 어레이(microlens array)를 통하여 패턴 마스크 위에 조사된다. 마이크로렌즈는 조사되는 광을 초점으로 모아 광이용 효율을 높이는 작용을 한다. 이와 같은 작용은 미국특허 제 5,439,621에 더욱 자세하게 설명되어 있다. 마스크의 패턴형상에 따라 통과한 광은 도우너 필름위로 조사된다. 도 1에서와 같이 레이저가 조사된 부분의 물질만이 기판위로 전사된다.A high-power light source such as a high-pressure mercury lamp or a xenon lamp is converted into parallel light through a lens array and then irradiated onto a pattern mask through a microlens array. The microlens acts to increase the light utilization efficiency by focusing the irradiated light on the focal point. Such an action is described in more detail in U.S. Patent No. 5,439,621. The light that has passed through the pattern shape of the mask is irradiated onto the donor film. Only the material of the portion irradiated with the laser is transferred onto the substrate as shown in Fig.
상기한 마스크는 도우너 필름 위에 설치하며 도우너 필름과 마스크사이의 거리는 선명한 패턴 형성을 위해 기판에 근접시켜서 설치하는데, 그 거리는 0 ∼ 1000㎛이다. 마스크 광차폐부는 빛의 차폐력이 뛰어난 물질을 선택하며, 원재료판 자체에 광이 투과할 수 있는 패턴 혹은 이미지를 형성하는데, 원재료판에 패턴을 형성시키는 것은 광차폐력과 안정성이 있는 원판에 식각공정을 거치거나 혹은 고출력 에너지원을 사용하여 직접 가공하여 패턴을 형성시켜 준다. 또한 투명한 기판에 광차폐력이 뛰어난 물질로 막을 형성한 후에 패턴을 형성하여 제조한다. 상기의 광차폐능력이 뛰어난 물질로는 크롬, 크롬산화물, 크롬질화물, 알루미늄 산화물, 유기 블랙 매트릭스 등으로 상기한 물질을 이용하여 유리 혹은 수정판 등과 같은 투명한 기판 위에 막을 형성시킨다. 만일 레이저와 같이 고출력의 광원을 사용할 경우는 빛의 흡수로 인해 마스크 패턴이 손상될 염려가 있으므로 굴절률이 다른 절연물질의 다층박막을 마스크로서 사용한다(미합중국 제 5,441,836호). 막이 형성된 후에 원하는 형상의 패턴을 E-빔(E-beam), 레이저 등을 사용하여 직접 가공하거나 광식각공정을 거쳐서 제작한다.The above-mentioned mask is provided on the donor film, and the distance between the donor film and the mask is set close to the substrate for forming a clear pattern, and the distance is 0 to 1000 mu m. The mask light shielding part selects a material having excellent light shielding ability and forms a pattern or an image that can transmit light to the raw material plate itself. The formation of the pattern on the raw material plate is performed by etching the light shielding plate Process or directly process using a high-power energy source to form a pattern. Further, a film is formed on a transparent substrate with a material having excellent light shielding ability, and then a pattern is formed. As the material having excellent light shielding ability, chromium, chromium oxide, chromium nitride, aluminum oxide, organic black matrix or the like is used to form a film on a transparent substrate such as glass or a quartz substrate. If a high-power light source such as a laser is used, the mask pattern may be damaged due to absorption of light, so that a multilayer thin film of an insulating material having a different refractive index is used as a mask (US Pat. No. 5,441,836). After the film is formed, a pattern of a desired shape is directly processed by E-beam, laser, or the like, or is manufactured through an optical etching process.
또한 도 3a 및 도 3b에 도시된 구조의 액정 디스플레이용 칼라 필터의 화소부를 형성할 때에 본 발명에 의한 방법을 적용할 수 있다. 액정 디스플레이용 칼라 필터의 화소부는 안료 혹은 염료를 포함한 고분자물질로서 투명한 기판 위에 일정한 크기와 형태를 갖는 반복적인 패턴으로 형성되어 있다.In addition, the method according to the present invention can be applied to forming the pixel portion of the color filter for a liquid crystal display having the structure shown in Figs. 3A and 3B. The pixel portion of the color filter for a liquid crystal display is a polymer material including a pigment or a dye and is formed in a repetitive pattern having a predetermined size and shape on a transparent substrate.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe preferred embodiments in order to facilitate understanding of the present invention. However, it should be understood that the following examples are provided for a better understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
[실시예][Example]
실시예Example
도 5에 도시되어 있는 본 발명에 의한 미소형상 형성 장치를 이용한 레이저 전사법으로 하여 액정 디스플레이 칼라 필터의 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴은 도 1에 나타내었다.A pattern of a liquid crystal display color filter was formed by a laser transfer method using a micro-shape forming apparatus according to the present invention shown in FIG. The pattern formed is shown in Fig.
비교예Comparative Example
도 4에 도시되어 있는 장치를 이용한 레이저 전사법으로 하여 액정 디스플레이 칼라 필터의 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴은 도 2에 나타내었다.A pattern of a liquid crystal display color filter was formed by a laser transfer method using the apparatus shown in FIG. The pattern formed is shown in Fig.
본 발명에 의한 미소형상 형성용 전사필름 및 그 장치를 이용하여 패턴을 형성시킬 때 다음과 같은 효과가 있다. 첫째 레이저 주사 시스템(laser scan system)의 정밀도 조정이 쉽고 레이저 주사 시스템과 빔 형상 렌즈 어레이 등의 광학계 구성이 간단해진다. 둘째 기존 방법에서는 윈도우형(window type)과 같은 복잡한 패턴을 만들 수 없는 반면, 본 방식으로는 복잡한 형상의 패턴을 형성시킬 수 있다. 셋째 패턴 마스크를 사용하여 미소형상을 제어하기 때문에 빔 형상에 영향을 받지 않는 고품위의 패턴을 제작할 수 있다.The following effects can be obtained when a pattern is formed using the transfer film for microstructure forming according to the present invention and the apparatus. First, the precision of the laser scanning system can be easily adjusted, and the optical system configuration such as the laser scanning system and the beam-shaped lens array can be simplified. Secondly, it is not possible to make complicated patterns such as window type in the conventional method, but it can form a complicated pattern in this method. Since the minute shape is controlled by using the third pattern mask, a high-quality pattern which is not affected by the beam shape can be produced.
또한 유기 전자발광(electroluminescence: EL) 물질, 초비틀린 네마틱(Super Twisted Nematic: STN) 액정 디스플레이, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 액정 디스플레이, 비틀린 네마틱 액정 디스플레이(Twisted Nematic: TN), 플라스틱 액정 디스플레이의 스페이싱 베리어(spacing barrier) 그리고 강유전성 액정 디스플레이(Ferrodielectric LCD)에서의 러거층(rugger layer)과 같은 유기물질의 패턴을 기판 위에 형성하는 공정 등의 응용분야에 본 발명을 적용할 수 있다.(EL) material, a super twisted nematic (STN) liquid crystal display, a thin film transistor (TFT) liquid crystal display, a twisted nematic (TN) The present invention can be applied to applications such as a process of forming a pattern of an organic material on a substrate such as a spacing barrier of a liquid crystal display and a rugger layer of a ferrodielectric liquid crystal display.
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| JPH02134828A (en) * | 1988-11-15 | 1990-05-23 | Nec Corp | Manufacture of schottky barrier junction gate type field effect transistor |
| US5326619A (en) * | 1993-10-28 | 1994-07-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Thermal transfer donor element comprising a substrate having a microstructured surface |
| JPH08194106A (en) * | 1995-01-19 | 1996-07-30 | Dainippon Printing Co Ltd | Production of color filter |
-
1996
- 1996-10-23 KR KR1019960047740A patent/KR100441522B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980028617A (en) | 1998-07-15 |
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