KR101064756B1 - Photomask for Color filter and Using method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라필터 제조용 포토마스크에 관한 것으로서, 본 발명은 LCD 칼라필터 제조용 포토마스크에 있어서, 기판상에 형성되는 적어도 1 이상의 블랙매트릭스 영역과 상기 블랙매트릭스 영역에 형성되는 적어도 1 이상의 칼라필터를 구비하고, 상기 칼라필터는 상기 블랙매트릭스 일부 영역 상에 돌출형성되는 돌출영역을 구비하며, 상기 칼라필터의 돌출영역의 수평 폭에 대응되는 투과율조절부가 적어도 1 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a photomask for manufacturing a color filter, the present invention comprising at least one black matrix region formed on a substrate and at least one color filter formed on the black matrix region in the photomask for manufacturing a color filter. The color filter may include a protruding region protruding from a portion of the black matrix, and at least one transmittance adjusting unit corresponding to a horizontal width of the protruding region of the color filter is provided.
칼라필터, 투과율조절부, 변동영역 Color Filter, Transmittance Control Unit, Variable Area
Description
본 발명은 칼라필터 제조공정에서 사용되는 포토마스크와 이를 이용한 칼라필터의 제조공정에 관한 것으로, LCD 칼라필터를 구성하는 칼라필터층(R, G, B)의 노광시 패턴의 에지(edge)부에 하프톤 또는 광학패턴층(OPC)을 구비한 포토마스크를 이용하여 블랙매트릭스 층의 두께로 인해 발생하는 칼라필터층의 돌출영역을 제거함으로써, 칼라필터층의 두께의 편차를 감소시킴으로써, LCD의 빛샘 현상을 현저하게 줄이는 칼라필터를 제조할 수 있는 포토마스크의 이의 사용방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정표시장치(LCD)는 일반적으로 액정층을 이루는 액정분자들의 전기 광학 특성을 이용하여 화상을 표시할 수 있는 장치이다. 이러한 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 대향 되는 박막트랜지스터 기판 및 칼라필터 기판을 포함하여 이루어진다. 특히 TFT-LCD의 칼라 화면은 백라이트의 백색광의 투과율을 조절하는 TFT와 액정(Cell)의 동작과 Red, Green, Blue의 칼라필터를 투과해 나오는 3 원색의 가법 혼색을 통하여 이루어진다. BACKGROUND ART A liquid crystal display (LCD) is a device that can display an image by using electro-optical characteristics of liquid crystal molecules generally forming a liquid crystal layer. The liquid crystal display device includes a thin film transistor substrate and a color filter substrate facing each other with a liquid crystal layer interposed therebetween. In particular, the color screen of the TFT-LCD is achieved through the operation of the TFT and the liquid crystal (Cell), which controls the transmittance of the white light of the backlight, and the additive mixed color of three primary colors transmitted through the color filters of Red, Green, and Blue.
이러한 LCD의 제조에 있어서 기본이 되는 공정은 기본적인 적극을 형성하는 박막트랜지스터공정과 칼라필터제조공정, 상기 두 공정을 거친 기판을 합착하는 셀(Cell)공정, 모듈공정을 거쳐서 이루어진다. The basic process in the manufacture of the LCD is a thin film transistor process for forming a basic positive electrode, a color filter manufacturing process, a cell process and a module process for bonding the substrates through the above two processes.
박막트랜지스터 공정은 기본인 전극을 형성하는 공정으로 가장 기본이 되면서도 핵심적인 공정으로 각 셀의 전극을 형성하는 것으로 우선 게이트 전극을 형성하고 절연막반도체막을 형성한 후, 데이터전극을 생성시키고, 보호막, 화소 전극을 형성하는 단계를 거치게 된다. 물론 상기 각 단계는 1회 이상의 패턴공정이 필요하며, 기본적으로는 증착과 세정, 감광물질도포, 노광, 현상, 식각, 박리의 공정을 거쳐서 이루어지는 것이 일반적이다.The thin film transistor process is the process of forming the basic electrode, which is the most basic and essential process to form the electrode of each cell. First, the gate electrode is formed, the insulating film semiconductor film is formed, the data electrode is generated, the protective film, the pixel. The electrode is formed. Of course, each of the above steps requires one or more pattern processes, and is basically performed through a process of deposition and cleaning, photosensitive material coating, exposure, development, etching, and peeling.
또한, 상기 칼라필터(Color Filter; CF)의 제조도 일반적으로 이와 유사한 방식으로 구현되고 있다. LCD와 같은 경우는 PDP나 OLED처럼 각 셀이 스스로 발광하는 것이 아니라 백라이트에서 나오는 일정한 빛을 각 셀에 있는 액정의 배열을 조절하여 빛의 밝기를 조절한다. 특히 백라이트 자체는 백색광이므로 액정배열을 변화시켜 빛의 양을 조절하지만, 색을 구현하기 위한 R, G, B로 만들기 위해서는 칼라필터(CF)가 중요한 역할을 하게 된다. In addition, the manufacturing of the color filter (CF) is generally implemented in a similar manner. In the case of LCD, each cell does not emit light like PDP or OLED, but the brightness of the light is controlled by adjusting the arrangement of the liquid crystal in each cell with a constant light from the backlight. In particular, since the backlight itself is white light, the amount of light is controlled by changing the liquid crystal array, but the color filter CF plays an important role in making R, G, and B to realize color.
이러한 칼라필터는 LCD 패널의 상판에 위치하며, 상기 박막트랜지스터 공정과는 별도의 공정을 통해 만들어진다. 물론 이러한 칼라 필터 공정에서도 상술한 패턴공정이 일반적으로 필요하게 된다.The color filter is located on the upper panel of the LCD panel and is made through a process separate from the thin film transistor process. Of course, the above-mentioned pattern process is generally required also in such a color filter process.
이러한 공정을 도 1a 및 도 1b를 통하여 간략히 설명한다.This process is briefly described with reference to FIGS. 1A and 1B.
글라스(1) 위에 블랙매트릭스(Black Matrix;BM) 패턴(2)을 형성하는 공정을 거치며(S 1), 이는 증착, 세정, 감광물질코팅, 노광, 현상, 식각, 박리 순의 패턴공정이 필요로 하게 된다. 이후에 화소별 공정으로 Red, Green, Blue의 3가지 셀을 가지므로, 각 셀을 형성하기 위하여 셀 별로 별도의 패턴공정이 필요하게 된다. 이 패턴 공정은 일반적으로 상술한 2가지 공정과는 다른 공정으로 증착, 세정과정이 필요 없이 컬러를 갖는 감광물질을 도포하여 노광, 현상공정을 거쳐서 이루어지게 된다(S 2~S 4). 그 다음, ITO등의 투명전극재료(4)를 BM 공정처럼 패턴공정을 통하여 생성함이 일반적이다(S 5). 이처럼 색을 입히는 공정에서 염색성의 수용성 고분자재료에 감광물질을 첨가하여 감광하고 그것을 포토리소그라피 공정에 의해 원하는 형상에 패터닝 후, 착색패턴을 형성하는 것을 염색법이라고 한다. 이러한 공정을 3회 되풀이하게 되면, 적색(R),녹색(G), 청색(B)의 착색층을 형성하게 되는 것이다.The process of forming a black matrix (BM) pattern (2) on the glass (1) (S 1), which requires a pattern process in the order of deposition, cleaning, photosensitive material coating, exposure, development, etching, peeling Done. Since each pixel has three cells of red, green, and blue, a separate pattern process is required for each cell to form each cell. In general, the pattern process is different from the above-described two processes, and the photosensitive material having a color is applied without the need for deposition and cleaning processes to be exposed and developed (
그러나 상술한 공정에서 형성되는 칼라필터인 R, G, B 층을 형성하는 경우, 블랙매트릭스의 두께로 인하여 R, G, B 패턴의 에지부에 단차가 형성되어 돌출영역이 발생하게 된다. 즉 블랙매트릭스의 두께만큼의 돌출영역(P)이 발생하게 되어, 추후 액정의 배열 시 상기 돌출영역으로 인해 액정배열의 비틀어짐을 초래하게 되고, 이로 인해 빛샘현상이 발생하여 LCD의 품질을 하락시키는 치명적인 문제로 작용하게 되며, 이는 블랙매트릭스를 구비한 구조를 취하는 LCD에서는 한계점을 나타내고 있다. 특히 이러한 칼라필터의 에지부에 형성되는 돌출영역에 따른 문제를 제거하기 위해 칼라필터의 상부에 평탄화 층을 코팅하는 방법으로 전체적인 칼라필터의 상부의 단차를 해소하고, 그 상부에 별도의 투명전극을 형성하는 공정 등으로 이러한 문제를 해소하고자 하였으나, 이는 박형화를 지향하는 액정표시소자의 추세에 역행하는 문제를 가져오고 있으며, 특히 별도의 추가공정으로 인해 제조비용의 증가 및 생산공정의 지연을 초래하는 문제를 발생시키고 있다. 따라서, 종래의 액정표시소자의 제조공정을 그대로 이용하면서도 이러한 칼라필터의 치명적인 한계를 해소할 수 있는 효율성 있는 제조방식이 절실히 필요하다.However, in the case of forming the R, G, and B layers, which are the color filters formed in the above-described process, a step is formed in the edge portions of the R, G, and B patterns due to the thickness of the black matrix to generate the protruding region. In other words, the protrusion area P is generated as much as the thickness of the black matrix, which causes distortion of the liquid crystal array due to the protrusion area when the liquid crystals are arranged later. As a result, light leakage occurs to deteriorate the quality of the LCD. This is a problem, which represents a limitation in LCDs having a black matrix structure. In particular, in order to eliminate the problem caused by the protruding region formed at the edge of the color filter, a flattening layer is coated on the upper part of the color filter to eliminate the step of the upper part of the overall color filter, and a separate transparent electrode is formed on the upper part of the color filter. This problem has been solved by forming process, but this has led to a problem that is contrary to the trend of the liquid crystal display device aiming for thinning, and in particular, additional manufacturing process increases the manufacturing cost and delays the production process. It is causing a problem. Therefore, there is an urgent need for an efficient manufacturing method that can solve the fatal limitation of the color filter while still using the conventional manufacturing process of the liquid crystal display device.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 LCD 용 칼라필터의 칼라필터의 돌출패턴 형성을 제거하기 위한 투과율조절부를 구비한 포토마스크를 제공함으로써, 돌출패턴의 존재로 액정의 비틀림으로 인한 빛샘현상을 제거할 수 있도록 함으로써, 우수한 품질의 칼라필터를 제조할 수 있는 칼라필터 제조용 포토마스크의 제공 및 이를 이용하여 칼라필터를 제조하는 기술을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photomask having a transmittance control unit for removing the formation of the protrusion pattern of the color filter of the color filter for LCD, thereby providing the presence of the protrusion pattern. It is possible to remove the light leakage caused by the twisting of the liquid crystal, to provide a photomask for manufacturing a color filter that can produce a color filter of excellent quality and to provide a technology for manufacturing a color filter using the same.
본 발명에서는 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, LCD 칼라필터 제조용 포토마스크에 있어서, 기판상에 형성되는 적어도 1 이상의 블랙매트릭스 영역과 상기 블랙매트릭스 영역에 형성되는 적어도 1 이상의 칼라필터를 구비하고, 상기 칼라필터는 상기 블랙매트릭스 일부 영역 상에 돌출형성되는 돌출영역을 구비하며, 상기 칼라필터의 돌출영역의 수평 폭(w1)에 대응되는 투과율조절부가 적어도 1 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 칼라필터 용 포토마스크를 제공할 수 있도록 한다.In the present invention, as a means for solving the above-described problem, in the photomask for LCD color filter manufacturing, at least one black matrix region formed on a substrate and at least one color filter formed in the black matrix region, The color filter includes a protruding region protruding from a portion of the black matrix, and at least one transmittance adjusting unit corresponding to a horizontal width w 1 of the protruding region of the color filter is provided. To provide a photomask for the.
특히, 일반적으로 칼라필터의 제조공정에 사용되는 포토마스크에 투과율조절부를 구비하도록 하여 원 생산라인에서 간단한 연속공정으로 칼라필터의 돌출영역을 제거할 수 있도록 하기 위해, 상술한 상기 투과율조절부는 반투과물질로 형성되거나 슬릿을 구비한 광학패턴부로 구성되거나, 또는 이 둘의 조합으로 형성시킬 수 있다.In particular, in order to remove the protruding region of the color filter in a simple continuous process in the original production line by providing a transmittance adjusting portion in the photomask generally used in the manufacturing process of the color filter, the above-described transmittance adjusting portion is semi-transmissive It may be formed of an optical pattern portion having a slit or formed of a material, or a combination of the two.
특히 상기 투과율조절부의 투과율은 대응되는 칼라필터이 돌출영역의 돌출높이에 따라 변동되도록 조절되어 투과율이 서로 다른 변동영역이 적어도 2 이상 포함되도록 형성하되, 더욱 바람직하게는 상기 변동영역을 형성함에 있어, 상기 돌출영역의 최대 높이에서는 최소투과율, 최소높이에서는 최대투과율을 구비하도록 형성하는 것이 바람직하다.In particular, the transmittance of the transmittance adjusting unit is formed so that the corresponding color filter is changed according to the height of protrusion of the protruding region so that at least two fluctuation regions having different transmittances are included, more preferably in forming the fluctuation region. It is preferable to form a minimum transmittance at the maximum height of the protruding region and a maximum transmittance at the minimum height.
또한, 본 발명에 따른 상기 투과율조절부의 수평 폭(w2)는 상기 돌출영역의 수평 폭(w1) 이하로 형성되도록 함이 바람직하며, 상기 투과율조절부의 투과율을 5~80%의 범위에서 조절되도록 할 수 있다.In addition, the horizontal width (w 2 ) of the transmittance adjusting portion according to the present invention is preferably formed to be less than the horizontal width (w 1 ) of the projecting area, and adjust the transmittance of the transmittance adjusting portion in the range of 5 to 80%. You can do that.
특히, 본 발명에서의 Cr, Si, Mo, Ta, Ti, Al을 주원소로 하여, 상기 주원소 물질 또는 상기 주원소들 중 적어도 두 개 이상이 혼합된 복합 물질이거나, 상기 주원소 또는 복합물질에 C0x, Ox, Nx 중 적어도 하나가 첨가된 물질로 형성시킬 수 있다.Particularly, in the present invention, Cr, Si, Mo, Ta, Ti, Al as a main element, at least two or more of the main element material or the main elements are mixed or the main element or composite material It may be formed of a material to which at least one of C 0 x , O x , and N x is added.
이상과 같은 칼라필터용 포토마스크는 다음과 같은 방식으로 사용되어 칼라필터의 R, G, B 영역에 돌출영역이 제거된 칼라필터의 제조에 이용될 수 있다.The photomask for the color filter as described above may be used in the following manner to be used in the manufacture of a color filter in which the protruding areas are removed in the R, G, and B areas of the color filter.
즉, 블랙매트릭스 영역에 형성되는 R, G, B 칼라필터의 돌출영역을 구비한 LCD 용 칼라필터에, 상기 돌출영역에 대응되는 수평 폭(w1)의 투과율조절부를 구비한 포토마스크를 이용하여 현상/노광함으로써 돌출높이(H')를 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터용 포토마스크의 사용방법을 통해 빛샘현상의 문제를 제거한 우 수한 품질의 칼라필터를 제공할 수 있게 된다.That is, by using a photomask having a transmittance adjusting part having a horizontal width w 1 corresponding to the protruding region, the LCD color filter including the protruding region of the R, G, and B color filters formed in the black matrix region. It is possible to provide a color filter of excellent quality that eliminates the problem of light leakage through the use of a color filter photomask, which is characterized by forming the protrusion height H 'by developing / exposure.
특히, 상술한 본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크를 이용하여 형성되는 칼라필터의 상기 돌출높이(H')는, 상기 블랙매트릭스 상면에 형성된 칼라필터 돌출영역의 돌출부 높이(h3')는 칼라필터의 평탄부위 높이(h1')의 10~80%로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라필터용 포토마스크의 사용방법을 제공할 수 있다.In particular, the protrusion height (H ') of the color filter formed using the color filter photomask according to the present invention, the height of the protrusion portion (h 3 ') of the color filter protrusion area formed on the upper surface of the black matrix is a color. It is possible to provide a method of using a color filter photomask, characterized in that formed in 10 to 80% of the height (h 1 ') of the flat portion of the filter.
본 발명에 따르면, LCD 용 칼라필터의 돌출패턴 형성을 제거하기 위한 투과율조절부를 구비한 포토마스크를 제공함으로써, 돌출패턴의 존재로 액정의 비틀림으로 인한 빛샘 현상을 제거할 수 있도록 함으로써, 우수한 품질의 칼라필터 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by providing a photomask having a transmittance adjusting portion for removing the formation of the projection pattern of the color filter for LCD, it is possible to eliminate the light leakage phenomenon due to the distortion of the liquid crystal in the presence of the projection pattern, There is an effect that can produce a color filter substrate.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the present invention.
본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크는 기본적으로 칼라필터 구조를 바탕으로 한 것이며, 특히 칼라필터 기판의 블랙매트릭스 패턴으로 인한 칼라필터(R, G, B)의 돌출영역의 위치에 대응되는 영역에 투과율을 조절하는 투과율 조절부가 구비된 구조를 구비한 것을 그 요지로 한다.The photomask for a color filter according to the present invention is basically based on a color filter structure, and particularly in a region corresponding to the position of the protruding regions of the color filters R, G, and B due to the black matrix pattern of the color filter substrate. The gist of the present invention has a structure provided with a transmittance adjusting portion for adjusting transmittance.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 칼라필터의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.2A and 2B are conceptual views illustrating the structure of a color filter according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 도시된 본 발명에 따른 포토마스크의 하부에 위치한 칼라필터의 구조 개념도는 돌출영역을 설명하기 위하여 채용한 구조이다. 도 2a는 칼라필터 기판상에 형성되는 R, G, B 중 어느 하나의 돌출영역과 평탄영역을 구비하게 되는 칼라필터 중 하나와, 이에 대응되는 본 발명에 따른 투과율조절부를 구비한 포토마스크의 구조를 도시한 확대개념도이다.Referring to FIG. 2A, a conceptual diagram of a color filter positioned below the photomask according to the present invention is a structure adopted to explain the protruding region. FIG. 2A illustrates a structure of a photomask including one of color filters including a protruding region and a flat region of any one of R, G, and B formed on a color filter substrate, and a transmittance control unit according to the present invention. It is an enlarged conceptual diagram showing.
본 발명에 따른 포토마스크는 투과율조절부(120)와 광이 완전투과되는 투과부(130), 그리고 광이 차단되는 광차단부(110)를 구비한다. 특히, 상기 투과율 조절부(120)가 칼라필터의 R, G, B 중 어느 하나의 칼라필터의 돌출영역(X)의 폭(w1)과 대응되는 위치에 배치될 수 있도록 형성됨이 바람직하다.The photomask according to the present invention includes a
도시된 바와 같이 종래의 칼라필터는 돌출패턴을 구비하게 되는데, 이를 구체적으로 설명하면, 상기 칼라필터의 돌출영역은 하부에 형성되는 블랙매트릭스(B)의 두께만큼 돌출되는 단차를 형성하게 되며, 이 돌출영역(X)으로 인해 추후 액정 셀의 비틀어짐으로 인한 빛샘 현상이 발생하게 된다. 상기 돌출영역(X)은 상기 블랙매트릭스(B)의 상면과 맞닿은 시작점(X1), 최고점(X2), 그리고 칼라필터의 평탄영역(Y)과 맞닿은 종료점(Y1)으로 개념화할 수 있다. As shown in the drawing, the conventional color filter has a protruding pattern. Specifically, the protruding region of the color filter forms a step that protrudes as much as the thickness of the black matrix B formed below. Due to the protruding region X, light leakage due to twisting of the liquid crystal cell occurs later. The protruding region X may be conceptualized as a starting point X 1 abutting the upper surface of the black matrix B, a highest point X 2 , and an end point Y 1 abutting the flat region Y of the color filter. .
도시된 돌출영역은 시작점과 최고점, 종료점의 일률적인 구조를 가지고 설명하지만, 실제 돌출영역은 이러한 3개의 지점을 포함하되 좀더 불규칙한 구조이거나 일정한 곡률을 가진 구조를 구비할 수 있으며, 이러한 형상을 모두 포함하여 본 발명의 포토마스크의 구조를 정의한다. Although the illustrated protrusions are described with a uniform structure of the starting point, the highest point, and the ending point, the actual protrusion area may include these three points, but may have a more irregular structure or a structure having a constant curvature. To define the structure of the photomask of the present invention.
상기 칼라필터의 돌출영역(X)은 상기 블랙매트릭스패턴의 상부 면(X1)에서 시작되어 최고 높이지점(X2)을 지나 상기 평탄영역(Y)의 시작점(Y1)에 해당되는 것으로 정의하며, 상기 평탄영역(Y)은 완벽한 평탄도가 아닌 돌출영역에 비교하여 일정 평탄도를 구비한 상대적인 개념임을 밝혀둔다.The protruding region X of the color filter is defined to correspond to the starting point Y 1 of the flat region Y starting from the upper surface X1 of the black matrix pattern and passing through the highest height point X 2 . It should be noted that the flat region Y is a relative concept having a certain flatness compared to the projecting region which is not perfect flatness.
특히, 상기 투과율조절부(120)는 광의 투과율을 완전투과가 아닌 일부 투과하도록 조절하는 것으로, 본 실시예에서는 반투과물질을 통하여 형성될 수 있도록 한다. 상기 투과율조절부(120)는 노광시 빛이 투과하는 량을 조절하여 완전투과가 아닌 일정부분의 빛만을 투과하도록 조절할 수 있는 기능을 수행하며, 이는 상술한 바와 같이 반투과물질은 Cr, Si, Mo, Ta, Ti, Al을 주원소로 하여, 상기 주원소 물질 또는 상기 주원소들 중 적어도 두 개 이상이 혼합된 복합 물질이거나, 상기 주원소 또는 복합물질에 C0x, Ox, Nx 중 적어도 하나가 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 일례로 CrxOy, CrxCoy, CrxCoyNz, SixNy, MoxSiy 등의 반투과물질로 투과율을 조절할 수 있도록 하며, 본 바람직한 실시예로는 5 ~ 80%의 투과율을 구비하도록 형성함이 바람직하다.In particular, the
즉, 본 발명에 따른 포토마스크의 상기 투과율조절부(120)의 폭(w2)은 대응되는 칼라필터의 돌출영역(X)의 폭(w1) 이하로 형성함이 바람직하며, 아울러 상기 투과율 조절부(120)의 길이는 평탄영역(Y)의 시작점(Y1)을 넘지 않도록 형성함이 더욱 바람직하다.That is, the width w 2 of the
특히 돌출영역의 최고점(X2)에서는 다른 지점보다 투과율이 낮도록 형성시켜, 보다 많은 높이가 제거되도록 함이 바람직하다. In particular, at the highest point X 2 of the protruding region, it is preferable to form a transmittance lower than other points so that more height is removed.
즉, 본 발명에 따른 포토마스크는 상기 투과율조절부의 투과율은 대응되는 칼라필터이 돌출영역의 돌출높이에 따라 변동되도록 조절되어 투과율이 서로 다른 변동영역(Z)이 적어도 2 이상 포함되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉 돌출영역 중 더 높게 돌출된 부분을 더 많이 제거할 수 있도록, 상기 변동영역은, 상기 돌출영역의 최대 높이에서는 최소투과율을 갖도록 최소변동영역(Z2)을, 최소높이에서는 최대투과율을 구비하도록 최대변동영역(Z1 또는 Z3)을 구비시키는 것이 바람직하다.That is, the photomask according to the present invention is preferably formed such that the transmittance of the transmittance adjusting unit is adjusted so that the corresponding color filter is changed according to the projecting height of the protruding region so that at least two fluctuation regions Z having different transmittances are included. . That is, in order to remove more protruding portions of the protruding region, the fluctuating region has a minimum transmissive region (Z 2 ) so as to have a minimum transmittance at the maximum height of the protruding region, and a maximum transmittance at the minimum height. It is preferable to provide the maximum variation zone Z 1 or Z 3 .
도 2a에 도시된 돌출영역은 최고점(X) 부분이 일정한 평탄도를 구비한 것으로 도시되었으나, 후술한 도 3a에서처럼 일정한 곡률을 가지고 형성되는 불규칙한 구조로 형성되는 경우가 더 일반적인바, 상기 변동영역의 배치는 적어도 2 이상으로 형성시켜 더욱 정밀한 단차의 보상이 이루어질 수 있는 구조로 형성함이 바람직하다.Although the protrusion region illustrated in FIG. 2A is illustrated as having a constant flatness at the highest point X, the protrusion region is more generally formed in an irregular structure formed with a constant curvature, as shown in FIG. 3A. The arrangement is preferably formed in a structure that can be formed in at least two or more to compensate for the more precise step difference.
도 2b는 상술한 구조의 본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크를 사용하는 방법과 이에 따는 작용례를 도시한 도면이다.2B is a diagram illustrating a method of using the photomask for color filters according to the present invention having the above-described structure, and an operation example thereof.
(a)를 참조하면, (a)는 본 발명에 따른 포토마스크(100)을 상술한 종래의 칼라필터의 돌출영역이 형성되는 구조에 대응되도록 배치하여 본 발명의 적용례를 쉽게 설명하기 위하여 제시한 개념도이다. 따라서 (a)에 도시된 칼라필터기판(200)은 종래의 구조를 도시한 것이며, (b)에 도시된 칼라필터 기판은 본 발명에 따른 포토 마스크(100)을 적용하여 제조되는 본 발명에 따른 결과물의 구조를 도시한 것이다.Referring to (a), (a) is arranged to correspond to the structure in which the protruding area of the conventional color filter described above the
본 발명에 따른 포토마스크(100)를 칼라필터 기판의 상부에 배치하되, 투과율조절부와 칼라필터의 돌출영역(X)가 대응되도록 배치한다. 이는 상기 칼라필터의 평탄영역(Y)의 최저면으로부터 돌출영역(X)의 최고점(X2)의 높이(H)를 고려할 때, 평탄영역(Y) 높이(h1), 돌출영역 높이(h3), 블랙매트릭스 높이(h2)로 분류할 수 있으며, 본 발명에서는 상기 돌출영역 높이(h3)를 투과율조절부(120)를 투과한 빛을 이용하여 노광/현상하여 높이를 현저하게 낮추어 제조할 수 있게 된다. The
구체적으로, 본 발명에 따른 포토마스크를 이용한 제조공정에서는 (a)에서 제시된 종래의 칼라필터의 전체높이(H) 보다 현저하게 낮은 높이의 (b)에서 제시된 돌출높이(H')로 형성할 수 있게 된다. 가장 바람직하게는 상기 돌출높이(H')는 블랙매트릭스의 높이(h2')만큼 낮아질 수 있으며, 또는 평탄영역의 칼라필터의 높이(h1')만큼 낮아질 수 있다.Specifically, in the manufacturing process using the photomask according to the present invention can be formed with the protrusion height (H ') shown in (b) of the height significantly lower than the overall height (H) of the conventional color filter shown in (a). Will be. Most preferably, the protrusion height H 'may be lowered by the height h 2 ′ of the black matrix, or lowered by the height h 1 ′ of the color filter in the flat region.
도시된 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크(100)를 이용하여 종래의 칼라필터의 전체높이(H)보다 현저하게 낮추어진 돌출높이(H')를 구비한 구조로 형성한 결과를 도시한 것이다. Referring to (b) of FIG. 1, the
본 발명에 따른 칼라필터의 상기 돌출높이(H')는 종래의 칼라필터 구조와 비교할 때, 종래 구조의 블랙매트릭스의 높이(h2)만큼 낮아질 수 있으며, 또는 최초 형성된 원래 평탄영역의 칼라필터의 높이(h1)만큼 낮아질 수 있다. 따라서 바람직하 게는 상기 돌출영역의 돌출높이(H')는 종래의 칼라필터의 구조를 고려할 때, 상기 블랙매트릭스의 높이(h2) 또는 상기 칼라필터 평탄영역의 높이(h1)로 형성될 수 있다. 가장 바람직하게는 돌출영역의 돌출높이(h3')가 h3'=h1'의 높이를 구비하게 할 수 있다. 이러한 돌출영역의 돌출높이(H')는 칼라필터의 평탄부위 높이(h1')의 10~80%로 형성할 수 있도록 함이 바람직하다.The protrusion height H 'of the color filter according to the present invention may be lowered by the height h 2 of the black matrix of the conventional structure, or compared to the color filter of the originally formed flat area, as compared with the conventional color filter structure. Can be as low as height h 1 . Therefore, preferably, the protrusion height H 'of the protruding region may be formed as the height h 2 of the black matrix or the height h 1 of the color filter flat region in consideration of the structure of a conventional color filter. have. Most preferably, the protrusion height h 3 ′ of the protrusion region has a height of h 3 '= h 1 ′. The protrusion height H 'of the protruding region is preferably 10 to 80% of the height h 1 ' of the flat portion of the color filter.
도 3a 및 도 3b를 참조하여, 본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크의 다른 실시예를 설명하기로 한다. 도 3a의 포토마스크는 본 발명에 따른 것이며, 하부의 칼라필터 기판은 종래의 구조의 칼라필터를 채용하여 본 발명의 적용례를 상술하기 위하여 채용한 것임을 밝혀둔다.3A and 3B, another embodiment of a color filter photomask according to the present invention will be described. The photomask of FIG. 3A is in accordance with the present invention, and the color filter substrate at the bottom is employed to describe the application example of the present invention by employing a color filter having a conventional structure.
본 실시예에 따른 투과율조절부(121)는 상술한 도 2a의 실시예 처럼 반투과물질로 형성하는 외에 투과율조절부를 일정한 슬릿을 형성하는 광학패턴층(OPC)으로 구성함으로써, 투과율을 조절하거나, 반투과물질층에 투과슬릿을 형성한 복합구조로 형성할 수도 있다. 본 발명에 따른 포토마스크는 투과율조절부(121)와 광이 완전투과되는 투과부(131), 그리고 광이 차단되는 광차단부(111)를 구비한다.
특히, 상기 투과율 조절부(121)가 칼라필터의 R, G, B 중 어느 하나의 칼라필터의 돌출영역(X)의 폭(w1)과 대응되는 위치에 배치될 수 있도록 형성됨이 바람직하다.In particular, the
도 3a를 참조하면, 도 2a에서처럼 블랙매트릭스(B) 상에 형성되는 칼라필터 의 돌출영역(X)과 평탄영역(Y)을 구비한 구조에, 돌출영역에 시작점(X1), 최고점(X2), 종료점(Y1)을 구비하는 구조를 동일하다. 즉 종래의 칼라필터의 돌출영역은 블랙매트릭스 패턴의 상부 면의 시작점(X1)에서 최고점(X2), 평탄영역(Y)의 시작점(Y1)으로 일정 곡률을 가지고 형성된다. 물론 도시된 예처럼 X1과 Y1의 지점의 높이는 서로 다를 수 있다. 본 실시예에서는 돌출영역이 불규칙한 굴곡을 구비한 구조를 도입하여 설명하기로 한다.Referring to FIG. 3A, in the structure having the protruding region X and the flat region Y of the color filter formed on the black matrix B as shown in FIG. 2A, the starting point X 1 and the highest point X in the protruding region are shown. 2 ), the structure having the end point Y 1 is the same. That is, the protruding region of the conventional color filter is formed with a predetermined curvature from the starting point (X 1 ) of the upper surface of the black matrix pattern to the highest point (X 2 ), the starting point (Y 1 ) of the flat region (Y). Of course, as shown in the example, the heights of the points of X 1 and Y 1 may be different. In the present embodiment will be described by introducing a structure having a irregular curved protrusion area.
본 실시예에서의 투과율조절부(131)은 반투과물질이 아닌 광학패턴층(OPC)을 구비한 점에서 상술한 실시예와 차이가 있다. 상기 광학패턴층(OPC)은 다수의 슬릿을 구비한 구조로 형성되며, 상기 슬릿을 통하여 투과하는 광량을 조절할 수 있게 된다. 특히 상기 투과율조절부(121)의 투과율은 대응되는 칼라필터이 돌출영역의 돌출높이에 따라 변동되도록 조절되어 투과율이 서로 다른 변동영역(Z)이 적어도 2 이상 포함되도록 형성할 수 있으며, 이는 돌출영역 중 더 높게 돌출된 부분을 더 많이 제거할 수 있도록, 상기 변동영역은, 상기 돌출영역의 최대 높이에서는 최소투과율을 갖도록 최소변동영역(Z2)을, 최소높이에서는 최대투과율을 구비하도록 최대변동영역(Z1 또는 Z3)을 구비시키는 구조로 형성할 수 있음은 상술한 바와 같다.In the present embodiment, the
또한, 본 발명에서는 상기 투과율조절부의 광학패턴층은 특정 물질 층에 광투과슬릿을 다수 배치시켜 광의 투과율을 조절하는 방식으로 구현할 수 있음은 물론, 특정 물질 층 자체를 반투과물질로 형성하고, 여기에 투과슬릿을 형성하는 복 합구조로도 형성할 수 있다.In addition, in the present invention, the optical pattern layer of the transmittance adjusting unit may be implemented in a manner of adjusting the transmittance of light by arranging a plurality of light transmitting slits in a specific material layer, and of course, the specific material layer itself is formed of a semi-transparent material. It can also be formed as a composite structure to form the transmissive slit.
도 3b는 도 3a와 같은 구조의 본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크를 이용하여 칼라필터의 돌출영역을 현저하게 낮출 수 있는 제조공정의 개념을 도시한 것이다.FIG. 3B illustrates a concept of a manufacturing process capable of significantly lowering the protruding area of the color filter using the photomask for the color filter according to the present invention having the structure shown in FIG. 3A.
(a)는 종래의 제조기술에 따른 칼라필터(200)의 돌출영역이 형성된 구조 위에 본 발명에 따른 포토마스크를 대응하도록 위치시킨 모식도이다. 그리고 (b)는 본 발명에 따른 포토마스크(100) 상기 투과율조절부(121)를 통해 돌출영역의 높이를 보상하여 칼라필터의 평탄영역(Y)의 높이와 유사한 높이로 형성한 결과물을 도시하고 있다. (b)에 도시된 구조에서처럼, 본 발명에 따른 포토마스크를 이용하여 제조되는 칼라필터 기판은 칼라필터의 에지부의 돌출영역이 현저하게 낮게 형성되어, 추후 액정의 비틀림으로 인한 빛샘 현상의 문제를 해소할 수 있게 되는 장점이 구현된다.(a) is a schematic diagram in which the photomask according to the present invention is positioned to correspond to the structure in which the protruding region of the
즉 (a)에서 게시된 종래의 칼라필터 구조에서 나타나는 돌출영역의 높이(h3)와 비교할 때, 현저하게 낮아진 돌출부 높이(h3')로 줄어들게 되며, 이 경우 돌출부 높이(h3')는 도시된 것처럼 블랙매트릭스의 상부 면(①)까지의 높이(h2') 또는 칼라필터의 평탄영역의 상부 면(②)까지의 높이(h1')로 형성 할수 있다. That is, when compared with the height (h 3 ) of the protrusion area shown in the conventional color filter structure posted in (a), it is reduced to a significantly lower protrusion height (h 3 '), in which case the protrusion height (h 3 ') is As shown in the drawing, the height h 2 'up to the
더욱 바람직하게는 칼라필터 돌출영역의 돌출부 높이(h3')를 칼라필터의 평탄부위 높이(h1')의 10~80%로 형성할 수 있게 된다. 유사한 관점에서는 종래 칼라필 터의 돌출영역의 높이(h3)와 비교할 때, 본 발명에 따른 돌출부 높이(h3')는 종래의 높이(h3)의 10~80%의 높이로 형성할 수 있게 되는 것이다.More preferably, the height h 3 ′ of the protrusion of the color filter protrusion region may be 10 to 80% of the height h 1 ′ of the flat portion of the color filter. Similarly, when compared with the height h 3 of the protrusion area of the conventional color filter, the protrusion height h 3 ′ according to the present invention may be formed at a height of 10 to 80% of the height h 3 . Will be.
상술한 본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크를 이용하여 제조된 칼라필터기판은 칼라필터(R, G, B)에 형성되는 돌출영역의 높이를 최소화한 구조를 형성할 수 있게 되는바, 추후 셀을 주입하여 배치하는 경우 액정셀의 비틀어짐 현상을 현저하게 제거할 수 있게 됨으로써, 최근 발생하는 LCD 제품의 빛샘 현상을 최소화할 수 있는 장점이 있다. The color filter substrate manufactured using the color filter photomask according to the present invention can form a structure in which the height of the protruding region formed in the color filters R, G, and B is minimized. Injecting and disposing the liquid crystals enables the liquid crystal cell to be distorted significantly, thereby minimizing light leakage of recently generated LCD products.
아울러 종래의 액정표시소자의 제조공정을 그대로 이용하면서도 이러한 칼라필터의 치명적인 한계를 투과율 조절부를 구비한 본 발명에 따른 칼라필터용 포토마스크를 해소할 수 있는 효율성 있는 제조방식을 제공할 수 있게 된다.In addition, it is possible to provide an efficient manufacturing method capable of eliminating the photomask for a color filter according to the present invention having a transmittance control unit to the fatal limitation of the color filter while using the conventional manufacturing process of the liquid crystal display device.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.
도 1은 종래기술에 따른 칼라필터의 제조공정을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing process of a color filter according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서의 칼라필터용 포토마스크와 이를 이용한 칼라필터의 제조공정을 설명한 개념도이다.2A and 2B are conceptual views illustrating a manufacturing process of a color filter photomask and a color filter using the same according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 다른 실시예로서의 칼라필터용 포토마스크와 이를 이용한 칼라필터의 제조공정을 설명한 개념도이다.3A and 3B are conceptual views illustrating a manufacturing process of a color filter photomask and a color filter using the same according to another embodiment of the present invention.
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