KR101900058B1 - 광학마스크 및 이를 이용한 컬러필터층 형성방법 - Google Patents

광학마스크 및 이를 이용한 컬러필터층 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 설정된 형상의 컬러필터층을 정확하게 형성하기 위한 컬러필터층 형성방법에 관한 것으로, 기판을 제공하는 단계; 상기 기판에 컬러레지스트층을 적층하는 단계; 컬러레지스트가 적층된 기판 위에 광이 투과되는 개구부와 상기 개구부로부터 일정 거리 이격되어 상기 개구부의 양측에 개구부의 길이방향을 따라 형성되어 입사되는 광을 보강간섭하여 투과하는 회절영역으로 이루어진 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하는 단계; 및 현상액을 작용하여 일정 영역의 컬러레지스트층을 제거하여 컬러필터층을 형성하는 단계로 구성된다.

Description

광학마스크 및 이를 이용한 컬러필터층 형성방법{PHOTO-MASKAND METHOD OF FABRICATING COLOR FILTER USING THEREOF}
본 발명은 사이드 회절이 가능한 마스크 및 이를 이용한 컬러필터층 형성방법에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
액정표시소자는 투과형 표시장치이다. 따라서, 액정패널(panel)의 후면에는 백라이트(back light)가 장착되며, 이 백라이트로부터 발광되는 광이 액정층을 통과하면서 표시장치에 화상이 구현된다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 도면에 도시된 구조는 액정표시소자의 하나의 화소)만을 나타내는 것으로, 액정표시소자는 이러한 화소가 다수개 모여 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 화소는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성된 박막트랜지스터기판과 컬러필터층이 형성된 컬러필터기판으로 이루어지며, 그 사이에 액정을 주입하여 액정층(40)이 형성됨으로써 완성된다.
박막트랜지스터기판은 투명한 제1기판(10) 위에 형성된 게이트전극(13)과, 게이트전극(13)이 형성된 제1기판(10) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(2) 위에 형성된 반도체층(15)과, 상기 반도체층(15) 위에 형성된 소스전극(16) 및 드레인전극(17)과 게이트절연층(22) 위에 상기 소스/드레인전극(17)과 동시에 형성되는 데이터라인(18)과, 제1기판(10) 전체에 걸쳐 형성된 보호층(22)과, 보호층(22) 위에 형성되어 제1기판(10)의 표면과 평행한 횡전계를 형성하는 공통전극(25) 및 화소전극(27)으로 이루어진다.
또한, 컬러필터기판은 투명한 제1기판(30) 위에 형성되어 화소의 비표시영역(TFT 형성영역, 게이트라인영역, 데이터라인영역)으로 광이 투과되는 것을 방지하는 블랙매트릭스(32)와, 화소의 화상표시영역에 형성되어 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(34)으로 구성된다. 이때, 컬러필터층(34)은 블랙매트릭스(32)와 일부 겹치도록 형성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(10)과 제2기판(30)에는 각각 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있으며, 그 외부에는 백라이트(도면표시하지 않음)로부터 발광되어 액정층(40)을 투과하는 광을 편광하기 위한 편광판이 각각 부착된다.
상기와 같이 구성된 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판은 스페이서(도면표시하지 않음)에 의해 일정 거리 이격된 후 액정이 주입되어 액정패널이 완성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 컬러필터층(34)은 통상적으로 R,G,B의 색소를 갖는 화소가 배열되어 있다. 컬러필터층(34)은 여러 가지 방법에 의해 제작될 수 있다. 예를 들면, 염색법, 인쇄법, 전착법, 안료분산법은 이러한 컬러필터층(34)을 제작하기 위해 사용되는 방법들이다. 종래의 STN방식의 LCD에서는 주로 염색법, 인쇄법 또는 전착법에 의해 컬러필터층(34)을 제작했지만, 정교성이 뛰어나고 재현성이 좋으며 대면적 액정패널에 적용 가능하다는 점에서 근래에는 주로 안료분산법을 사용한다. 이러한 안료분산법은 감광성의 컬러 포토레지스트(color photoresist)를 도포한 후 광조사에 의해 패터닝함으로써 컬러필터층을 제작한다.
그런데, 상기와 같은 안료분산법에 의해 제작된 컬러필터층(34)에는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스(32)는 인접하는 화소의 컬러필터층(34)과 오버랩되어 광이 컬러필터층(34)이 형성되지 않은 영역으로 누설되는 것을 방지한다. 그런데, 근래 대면적, 고정세의 액정표시소자가 제공됨에 따라 동일 면적에 형성되는 화소의 크기가 작아지고 있으며, 이와 함께 개구율을 확보하기 위해 블랙매트릭스(32)의 폭이 점차 감소하게 있다. 따라서, 블랙매트릭스(32)와 오버랩되도록 컬러필터층(34)을 형성할 때, 컬러필터층(34)에 오차가 발생하는 경우 불량이 발생하게 된다.
도 2a는 정상적인 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)의 형상을 나타내는 도면이고 도 2b 및 도 2c는 불량이 발생했을 때의 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)의 형상을 나타내는 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 서로 인접하는 화소에 정상적으로 형성된 컬러필터층(34a,34b)은 화소를 구획하는 데이터라인과 게이트라인에 대응하는 블랙매트릭스(32)와 일정 폭 오버랩되며, 이때 제1컬러필터층(34a)과 제2컬러필터층(34b)은 블랙매트릭스(32) 상부에서 일정 간격(d1) 이격되어 있다.
그러나, 공정에 오차가 발생하는 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이 일측 화소의 제2컬러필터층(34b)은 블랙매트릭스(32)와 오버랩되지만, 다른측 화소의 제1컬러필터층(34a)은 블랙매트릭스(32)와 오버랩되지 않게 되어, 제1컬러필터층(34a)과 블랙매트릭스(32)는 일정 거리(d2) 이격되어 있기 때문에, 이 영역으로 광이 누설되어 화질이 불량으로 된다.
또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 일측 화소의 제1컬러필터층(34a)은 블랙매트릭스(32)와 오버랩되지만, 다른측 화소의 제2컬러필터층(34b)이 블랙매트릭스(32)와 오버랩된 후 연장되어 제1컬러필터층(34a)과도 오버랩되는 경우, 실제 화상이 구현되는 영역의 일부 컬러필터층이 서로 다른 컬러의 컬러필터층이 오버랩되므로, 이 오버랩되는 영역에서 원하는 컬러가 아닌 혼합된 컬러가 표시되어 화질이 저하된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 개구부 양측에 개구부의 길이방향을 따라 광을 사이드 회절시켜 보강간섭하는 복수의 슬릿을 형성하여 개구부와 슬릿을 통해 광을 투과하는 광학마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광학마스크를 사용하여 선폭 균일도가 향상된 컬러필터층을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마스크는 광이 투과되는 개구부; 및 상기 개구부로부터 일정 거리 이격되어 상기 개구부의 양측에 개구부의 길이방향을 따라 배열되어 입사되는 광을 회절시키는 복수의 슬릿으로 구성된다.
상기 슬릿은 개구부의 폭방향을 따라 장변이 형성되고 개구부의 길이방향을 따라 단변이 형성된 직사각형상이며, 개구부는 일직선으로 형성되거나 적어도 1회 절곡된 꺽쇠형상으로 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 컬러필터층 형성방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판에 컬러레지스트층을 적층하는 단계; 컬러레지스트가 적층된 기판 위에 광이 투과되는 개구부와 상기 개구부로부터 일정 거리 이격되어 상기 개구부의 양측에 개구부의 길이방향을 따라 형성되어 입사되는 광을 보강간섭하여 투과하는 회절영역으로 이루어진 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하는 단계; 및 현상액을 작용하여 일정 영역의 컬러레지스트층을 제거하여 컬러필터층을 형성하는 단계로 구성된다.
본 발명에서는 개구부 양측에 개구부의 길이방향을 따라 광을 사이드 회절시켜 보강간섭하는 복수의 슬릿을 형성하여 개구부와 슬릿을 통해 광을 투과하는 광학마스크에 의해 컬러필터층을 형성하므로, 항상 설정된 형상으로 컬러필터층을 형성할 수 있게 되어, , 컬러필터층의 선폭 균일도가 향상되며, 그 결과 컬러필터층과 블랙매트릭 사이에 간격이 발생하거나 컬러필터층이 오버랩되어 화질에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 2a는 정상적인 컬러필터층의 구조를 나타내는 도면.
도 2b 및 도 2c는 불량이 발생한 컬러필터층의 구조를 나타내는 도면.
도 3a는 일반적인 광학마스크의 구조를 나타내는 도면.
도 3b는 도 3a에 도시된 광학마스크를 투과하는 광의 세기를 나타내는 그래프.
도 4a는 본 발명에 따른 광학마스크의 구조를 나타내는 도면.
도 4b는 도 4a에 도시된 광학마스크를 투과하는 광의 개구부 길이방향에서의 세기를 나타내는 그래프.
도 4c는 도 4a에 도시된 광학마스크를 투과하는 광의 개구부 폭방향에서의 세기를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 광학마스크의 다른 구조를 나타내는 도면.
도 6a-도 6e는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 설정된 형상의 컬러필터층을 정확하게 형성하여, 컬러필터층의 이탈에 의한 컬러필터층과 블랙매트릭스 사이로의 광의 누설이나 인접하는 컬러필터층의 오버랩에 의한 화질저하를 방지할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에서는 마스크를 사용하여 컬러레지스트의 노광시 인접하는 개구부에 의한 회절현상을 제거하고 개구부의 측면에 형성되는 회절영역의 사이드회절에 의해 컬러레지스트의 노광시 선폭의 변동을 감소시켜 선폭 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
일반적으로 컬러필터층은 컬러레지스트로 이루어지며, 기판상에 적층한 후 포토마스크에 의해 패터닝되어 형성된다. 그런데, 이때 컬러필터층은 각각 구획되는 액정표시소자의 각각의 화소에 형성되므로, 마스크에는 상기 화소에 대응하는 복수의 개구부가 일정 간격으로 배치된다.
도 3a은 컬러필터층을 형성하는데 사용되는 일반적인 광학마스크(180)를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 광학마스크(180)에는 제작되는 액정표시소자의 화소와 대응하는 영역에 복수의 개구부(182)가 형성된다. 이때, 도면에는 개구부(182)가 복수개 일렬로 형성되지만, 실제로는 복수개의 개구부(182)가 n×m의 행렬로 복수개 배열된다.
컬러필터층은 화소에 형성됨과 동시에 일부가 블랙매트릭스와 오버랩되므로, 개구부(182)의 크기는 실제 화소의 크기보다 약간 크게 형성된다. 이때, 상기 개구부(182)는 인접하는 개구부와 설정 거리(t) 이격되어 있다.
이와 같이, 개구부(182)는 설정된 면적(a×b)으로 형성되며, 각각의 개구부(182)는 설정 거리(t) 이격된다. 컬러필터층을 형성하기 위해, 상기 광학마스크(180)에 광을 조사하면, 광이 상기 개구부(182)를 통해 조사된다. 이때, 개구부(182)의 간격(t)이 개구부(182)의 가로방향길이(a)나 세로방향(b)의 길이 보다 훨씬 작기 때문에, 인접하는 개구부(182) 사이에서 광이 회절하여 보강간섭이 발생하게 된다.
즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 개구부(182)에 대응하는 영역으로 광이 투과될 뿐만 아니라 개구부(182) 사이에서도 회절에 의한 보강간섭이 발생하여 일정 세기의 광이 차단영역으로 투과되어 컬러필터층에 조사된다. 따라서, 노광된 컬러필터층을 패터닝할 때 개구부(182)에 대응하는 영역뿐만 아니라 개구부(182) 사이에 대응하는 영역에도 보강간섭된 광이 조사되어, 개구부(182)에 대응하는 영역 뿐만 아니라 그 사이 영역에도 컬러필터층이 형성된다. 그 결과, 설정된 형상과 다른 형상의 컬러필터층이 형성되어, 컬러필터층의 선폭에 변동이 발생하게 되므로, 컬러필터층과 블랙매트릭스 사이에 간격이 발생하거나 인접하는 화소의 컬러필터층이 겹치는 불량이 발생하게 된다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 공정의 변화나 설계의 변화없이 광학마스크의 개구부의 형상을 변화시킴으로써 컬러필터층과 블랙매트릭스 사이에 간격이 발생하거나 인접하는 화소의 컬러필터층이 겹치는 불량을 방지할 수 있게 된다. 특히 본 발명에서는 개구부와 개구부 사이에 회절을 발생시키는 것이 아니라 개구부와는 별개의 사이드회절을 개구부 양측에 발생시켜 컬러필터층의 선폭 변동을 최소화한다
도 4a는 본 발명에 따른 광학마스크를 나타내는 도면이다. 이때, 도면에는 개구부(282)가 복수개 일렬로 형성되지만, 실제로는 복수개의 개구부가 n×m의 행렬로 배열된다. 또한, 본 발명의 광학마스크는 컬러필터층을 형성하는데에만 사용되는 것이 아니라 금속층을 식각용으로 사용되는 포토레지스트를 패터닝하는데에도 사용될 수 있을 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학마스크(280)은 복수의 개구부(282)가 형성되는 개구영역과, 상기 개구부(282)의 측면에 복수의 슬릿(286)이 형성되는 슬릿영역(또는 회절영역) 및 상기 개구영역 및 슬릿 영역 사이의 더미영역으로 이루어진다. 이때, 상기 개구영역, 슬릿영역 및 더미영역은 광학마스크(280) 전체에 걸쳐서 반복되어 형성된다.
개구영역에는 복수의 개구부(282)가 형성된다. 상기 개구부(282)의 폭(a2)은 도 2a에 도시된 일반적인 광학마스크의 개구부의 폭(a1)보다 작은데 반해, 길이(b2)는 종래 광학마스크의 길이(b1)와 동일하므로, 본 발명에 따른 광학마스크의 개구부(282)의 면적이 일반적인 광학마스크의 개구부의 면적보다 작게 된다.
슬릿영역은 개구부(282)의 길이방향을 따라 양 측면에 상기 더미영역을 사이에 두고 형성된다. 상기 슬릿영역에는 복수의 슬릿(286)이 형성된다. 상기 슬릿(286)은 개구부(282)의 폭방향을 따라 장변이 형성되고 개구부(282)의 길이방향을 따라 단변이 형성된 직사각형상으로서, 개구부(282)의 양측에 개구부(282)의 길이방향을 따라 일정 간격(d4)을 두고 복수개가 배열된다. 이때, 슬릿(286)의 단변의 길이(d4)는 약 10㎛ 이하로 형성된다.
더미영역은 개구영역과 슬릿영역 사이에 위치하여 개구영역과 슬릿영역을 분리한다. 상기 더미영역은 광학마스크(280)의 차단영역으로서, 투과영역인 개구영역과 슬릿영역 사이에 위치하여 두 영역을 분리하여 다른 세기의 광이 투과되도록 한다. 이때, 더미영역의 폭(d5)은 두 영역을 투과하는 광 사이에 간섭이 발생하지 않는 간격으로 형성되는데, 이 폭(d5)은 10㎛ 이하로 형성될 수 있다.
슬릿영역에 형성된 복수의 슬릿(286)은 투과되는 광을 개구부(282)의 양측에서 사이드회절시켜 보강간섭한다. 복수의 슬릿(286)이 개구부(282)의 길이방향을 따라 형성되므로, 이러한 보강간섭은 개구부(282)의 양측면에서 개구부(282)의 길이방향을 따라 형성된다. 즉, 개구부가 설정 간격으로 배치된 일반적인 광학마스크에서는 개구부에 의해 광이 회절되므로, 보강간섭이 개구부의 폭방향을 따라 형성되는 반면에, 본 발명에서는 장변이 개구부(282)의 폭방향인 복수의 직사각형 슬릿이 개구부(282)의 길이방향을 따라 배열되므로, 회절이 배열된 슬릿(286) 사이에서 발생하여 보강간섭이 개구부(282)의 길이방향을 따라 형성되는 것이다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이, 슬릿(286)에 의해 보강간섭되는 광은 슬릿영역에 일정 세기의 광을 조사하게 된다. 이때 광의 세기는 슬릿(286)의 단변의 길이(d4), 즉 슬릿(286)의 폭의 크기에 따라 달라진다. 즉, 본 발명에서는 슬릿을 적절히 설계함에 따라 슬릿영역에서 보강간섭되는 투과되는 광의 최대 세기와 최소 세기를 조절할 수 있게 되는 것이다.
다시 말해서, 상기 광학마스크(280)을 투과하여 광이 조사되는 경우 개구부(282)에 대응하는 영역에 개구부(282)와 거의 동일한 넓이로 일정 세기의 광이 조사되며, 상기 슬릿영역에 대응하는 영역에 일정 세기(즉, 슬릿영역에 조사되는 광의 최소 세기) 이상의 세기를 갖는 광이 조사된다.
한편, 슬릿영역과 개구영역 사이의 더미영역은 실질적으로 차단영역으로 광이 투과되지 않는다. 그러나, 이 더미영역에는 슬릿영역을 투과하는 광과 개구영역을 투과하는 광이 일부 중첩되어 일정 세기의 광이 투과된다.
도 4c는 개구부(282)의 폭방향에서의 개구영역, 슬릿영역 및 더미영역을 투과하는 광의 세기를 나타내는 도면이다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 개구영역의 개구부(282)를 통해 투과되는 광의 세기는 대략 개구부(282)에 대응하는 영역에서는 최대 세기를 유지하며, 슬릿영역에서는 광이 보강간섭하여 슬릿(286) 사이의 중앙영역에서 세기가 제일 크고 슬릿(286) 쪽으로 갈수록 세기기 약해진다. 더미영역에서는 개구부(282)를 투과하는 광의 일부(즉,테일(tail)) 및 슬릿영역을 투과하는 광의 일부(즉, 테일)이 중첩되어 일정 세기를 갖는 광이 투과된다.
광학마스크(280)를 투과하는 광은 컬러레지스트를 노광하여 현상한다. 음성 컬러레지스트를 사용하는 경우, 현상액을 작용했을 때 노광된 컬러레지스트가 남아 있고 노광되지 않은 컬러레지스트가 제거된다. 이러한 노광과 비노광의 기준은 컬러레지스트에 조사되는 광량(또는 광의 세기)이다. 다시 말해서, 비록 광이 컬러레지스트에 조사되어도 충분한 양의 광이 조사되지 않는 경우 컬러레지스트는 현상액에 의해 현상되어 제거되는 것이다. 따라서, 컬러레지스트가 현상액에 의해 현상되지 않을 정도의 광량(즉, 세기)의 광이 조사되는 경우, 이를 노광된다고 하고 그렇지 않을 경우 노광되지 않았다고 할 수 있을 것이다.
도 4c에서 노광의 기준 세기는 I0이다. 즉, 컬러레지스트에 조사되는 광의 세기가 임계값(I0) 이상인 경우 노광되어 현상액에 의해 현상되어 제거되지 않으며, 컬러레지스트에 조사되는 광의 임계값(I0) 이하인 경우 노광되어 현상액에 의해 현상되어 제거되는 것이다.
본 발명에서는 개구부(282)를 투과하는 광의 세기는 임계값(I0) 이상이므로, 이 광이 조사되는 영역의 컬러레지스트는 노광되어 제거되지 않는다. 한편, 슬릿영역을 투과하는 광은 일정 세기의 광이 아니라 보강간섭에 의해 변하는 세기의 광이다. 따라서, 슬릿영역을 투과하는 광은 임계값(I0) 이상의 광과 임계값(I0) 이하의 광이 존재하며, 임계값(I0) 이상의 광이 투과하여 조사되는 영역은 노광에 의해 제거되지 않고 임계값(I0) 이하의 광이 투과하여 조사되는 영역은 노광에 의해 제거된다.
또한, 더미영역에서는 실질적으로 광이 투과하지 않는다. 그러나, 이 영역에는 개구부(282)를 투과하는 광의 일부 및 슬릿영역을 투과하는 광의 일부가 투과하게 된다. 물론, 개구부(282)를 투과하는 광의 일부 및 슬릿영역을 투과하는 광의 일부는 임계값(I0) 이하의 세기를 갖는 광이지만, 이들이 중첩되는 경우 이 영역에서의 광의 세기가 임계값(I0) 이상이 된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 광학마스크(280)을 투과하는 광중에서 임계값(I0) 이상의 광이 투과하는 영역은 개구영역과 더미영역 및 슬릿영역의 일부로서, 그 폭이 a3가 된다. 이 a3의 폭은 실제 형성되는 컬러필터층의 폭과 동일한다. 또한 본 발명의 슬릿영역과 더미영역 및 개구부의 전체 폭은 도 3에 도시된 일반적인 광학마스크의 개구부의 폭과 동일하게 된다.
다시 말해서, 본 발명에서는 슬릿영역과 더미영역 및 개구부의 폭을 일반적인 광학마스크의 개구부의 폭과 동일하게 설계하여 일반적인 광학마스크의 개구부를 사용할 때와 동일한 크기의 컬러패턴을 형성할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서 개구부(282)의 양측에 더미영역과 슬릿영역을 형성하는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.
앞서 언급한 바와 같이, 일반적인 광학마스크를 사용하는 경우에는 개구부의 폭방향으로 회절이 발생하여 보강간섭된 광이 컬러레지스트에 조사되는데, 이 보강간섭된 광은 개구부에 대응하는 영역이 아니라 개구부 사이의 영역에 조사된다. 따라서, 보강간섭된 광의 일부가 임계값 이상의 세기를 갖는 경우 보강간섭된 광이 조사된 영역의 컬러레지스튼 현상시 제거되지 않고 남아 있게 되며, 그 결과 정확한 컬러필터층의 개구부 폭에 영향을 주어 컬러필터층의 선폭에 변동이 발생하게 된다
반면에 본 발명에서는 개구부와 사이드 슬릿을 함께 형성하여 개구부에서 발생하는 회절은 칼러필터층의 선폭 형성에 대한 영향을 감소시키고 사이드 슬릿 영역에서의 회절이 선폭에 영향을 주게되어 선폭 균일도가 향상된다.
이때, 본 발명의 슬릿영역의 슬릿(286)에 의한 광의 회절이 개구부(282)의 길이방향을 따라 이루어진다. 따라서, 광의 회절효과는 주로 개구부(282)의 길이방향을 따라 나타나며, 개구부(282)의 폭방향으로는 회절효과가 나타나지 않게 된다. 그러므로, 개구부(282)의 길이방향으로는 광세기의 변동이 심한 반면에 개구부(282)의 폭방향으로는 광세기의 변동이 거의 발생하지 않는다.
따라서, 개구부(282)의 폭방향으로는 슬릿영역의 경계에서 항상 일정한 세기의 광이 투과되고 슬릿영역의 외부에는 거의 광이 투과하지 않게 된다(또는 임계값(I0) 이하의 세기를 광만이 투과하게 된다). 이와 같이, 본 발명에서는 개구부(282)의 폭방향으로는 광세기 변동이 거의 없기 때문에, 항상 설정된 폭으로 컬러레지스트를 현상할 수 있게 된다.
개구부(282)의 길이방향으로 광세기의 변동이 발생하는 경우에도, 슬릿영역의 내부는 실제 임계값(I0) 이상의 세기를 광이 투과되는 영역이므로, 임계값(I0) 이상의 세기를 갖는 광에 변동이 발생하여도 슬릿영역을 투과된 광에 의해 해당 영역의 컬러레지스트를 노광하는데에는 아무런 문제가 없다.
이와 같이, 본 발명에서는 개구부(282)의 양측에 더미영역과 슬릿영역(즉, 회절영역)을 형성하여 슬릿영역에서의 광이 회절이 개구부(282)의 폭방향으로 형성되도록 하여 광학마스크(280)를 투과하는 광이 실제 제작하고자 하는 컬러패턴의 형상과 동일하도록 한다.
한편, 상술한 설명에서는 특정 형상의 개구부 및 슬릿영역을 갖는 광학마스크(280)가 제안되고 있지만, 본 발명의 광학마스크(280)가 이러한 특정형상으로만 형성되는 것이 아니다. 본 발명의 광학마스크(280)는 제작되는 컬러필터층의 형상, 다시 말해서 제작되는 액정표시소자의 화소의 형상에 따라 광학마스크(280)를 다양하게 설계할 수 있을 것이다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 광학마스크(380)에 형성되는 개구부(382)의 형상을 적어도 1회 절곡되는 꺽임구조로 형성하고 복수의 슬릿(386)을 상기 꺽임구조를 따라 양측면에 배치할 수도 있다. 이러한 광학마스크(380)가 사용되는 액정표시소자는 화소의 형상이 개구부(382)와 같이 꺽임구조로 형성되어 2개의 도메인(domain)을 형성함으로써 시야각특성을 향상시키기 위한 것이다. 이와 같이, 광학마스크(380)는 형성되는 화소의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있을 것이다.
이하에서는 상기와 같은 구조의 광학마스크를 이용하여 실제 액정표시소자를 제작하는 방법을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면이다.
우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제2기판(130)상에 CrO나 CrOx 등을 적층한 후 패터닝하여 블랙매트릭스(132)를 형성한다. 이때 상기 블랙매트릭스(132)는 화소 주위의 비화상표시영역에 형성되어 매트릭스형상으로 배열된다.
그 후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스(132)가 형성된 제2기판(130) 전체에 걸쳐 감광성 컬러레지스트를 적층하여 컬러레지스트층(134a)을 형성한 후, 그 위에 광학마스크(280)를 배치한 상태에서 자외선과 같은 광을 조사한다. 상기 광학마스크(280)는 도 4a에 도시된 구조의 광학마스크로서, 개구부(282)와 상기 개구부(282) 양측에 일정 거리 이격되어 개구부(282)을 길이방향을 따라 배열되는 복수의 슬릿(286)으로 이루어진다.
상기 컬러레지스트는 주로 음성 컬러레지스트를 사용하지만, 양성 컬러레지스트를 사용할 수도 있다.
이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 광이 조사된 컬러레지스트층(134a)에 현상액을 작용하여 현상하면, 도 6d에 도시된 바와 같이 광이 조사되지 않은 영역은 현상액에 의해 현상되어 제거되고 광이 조사된 영역만이 제거되지 않게 되어, 제2기판(130) 위에 컬러필터층(134)이 형성된다.
이때, 컬러필터층(134)의 폭은 개구부(282)를 투과하는 광과 슬릿(286)에 의해 회절되어 보강간섭되어 투과되는 광의 폭과 동일하다.
도면에는 도시하지 않았지만, 컬러필터층(134) 위에 SiO2나 SiNx 등과 같은 절연물질을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 도포하여 오버코트층을 형성하고 그 위에 폴리미이드나 폴리아미드를 도포하여 배향막을 형성할 수도 있다.
그 후, 도 6e에 도시된 바와 같이, 유리와 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(110)에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층한 후 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 게이트전극(113)을 형성한 후, 상기 게이트전극(113)이 형성된 제1기판(110) 전체에 걸쳐 CVD(Chemicla Vapor Deposition)법에 의해 SiO2나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(122)을 형성한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트전극(113)이 형성되 게이트라인도 형성된다.
그 후, 제1기판(110) 전체에 걸쳐 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(115) 및 오믹컨택층(ohmic contact layer)(도면표시하지 않음)을 형성한 후, 제1기판(110) 상에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(115) 위, 엄밀하게 말해서 오믹컨택층 위에 소스전극(116) 및 드레인전극(117)을 형성하고, 이어서 상기 소스전극(116) 및 드레인전극(117)이 형성된 제1기판(110) 전체에 걸쳐 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질을 적층하여 보호층(124)을 형성한다. 상기 소스전극(116) 및 드레인전극(117)의 형성시 데이터라인(118)이 형성된다.
이어서, 상기 보호층(124) 위에 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전물질이나 전도성이 좋은 금속을 스퍼터링법 등에 의해 적층한 후 식각하여 띠형상으로 서로 평행하게 배열되는 공통전극(125) 및 화소전극(127)을 형성한다.
이때, 상기 공통전극(125) 및 화소전극(127)은 각각 게이트절연층(122) 위나 제1기판(110) 위에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 공통전극(125) 및 화소전극(127)은 일직선의 띠형상으로 형성될 수도 있고 적어도 1회 절곡된 띠형상으로 형성될 수도 있을 것이다. 1회 절곡된 띠형상으로 형성되는 경우, 도 5에 도시된 광학마스크를 사용하여 컬러필터층을 형성한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110,130 : 기판 132 : 블랙매트릭스
134 : 컬러필터층 280 : 마스크
282: 개구부 286 : 슬릿

Claims (12)

  1. 장축과 단축을 갖고 광이 투과되는 개구부; 및
    상기 개구부로부터 일정 거리 이격되어 상기 개구부의 양측에 개구부의 장축 방향만을 따라 배열되어 입사되는 광을 회절시키는 복수의 슬릿으로 구성된되고,
    상기 복수의 슬릿 각각은 상기 개구부의 단축 방향을 따라 장변이 형성되고 상기 개구부의 장축 방향을 따라 단변이 형성된 직사각형상 이며,
    상기 개구부 양측에는 상기 복수의 슬릿이 형성되어 있으며 상기 개구부와 상기 복수의 슬릿 사이에는 더미 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학마스크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 일직선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학마스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 적어도 1회 절곡된 꺽쇠형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학마스크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬릿과 개구부 사이의 간격은 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광학마스크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 슬릿의 단변의 길이는 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광학마스크.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판에 컬러레지스트층을 적층하는 단계;
    컬러레지스트가 적층된 기판 위에, 장축과 단축을 갖고 광이 투과되는 개구부와 상기 개구부로부터 일정 거리 이격되어 상기 개구부의 양측에 개구부의 장축 방향만을 따라 형성되어 입사되는 광을 보강간섭하여 투과하는 회절영역복수의 슬릿으로 이루어진 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하는 단계; 및
    현상액을 작용하여 일정 영역의 컬러레지스트층을 제거하여 컬러필터층을 형성하는 단계로 구성된되고,
    상기 복수의 슬릿 각각은 상기 개구부의 단축 방향을 따라 장변이 형성되고 상기 개구부의 장축 방향을 따라 단변이 형성된 직사각형상이며,
    상기 개구부 양측에는 상기 복수의 슬릿이 형성되어 있으며 상기 개구부와 상기 복수의 슬릿 사이에는 더미 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러필터층 형성방법.
  11. 제10항에 있어서, 컬러레지스트는 음성 컬러레지스트인 것을 특징으로 하는 컬러필터층 형성방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 개구부를 투과한 광과 회절영역에 의해 보강간섭되어 투과되는 광의 전체 폭은 컬러필터층의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 컬러필터층 형성방법.
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