KR20180068239A - Colour Filter and Organic Light Emitting Diode Display With The Colour Filter - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a color filter including both light extraction and random patterns and an organic lighting diode display comprising the same. According to an embodiment of the present invention, the color filter manufacturing method includes the steps of: forming a light extracting layer (120) on a substrate (110) and a photoresist film (130) on the light extracting layer (120) in a sequential manner, patterning the photoresist film (130), and forming a first photoresist layer (130a) including a periodic photoresist pattern (131); changing the surface morphology of the first photoresist layer (130a) by using a plasma etching process, forming a random concave-convex structure (132) on a second photoresist layer (130b), and providing a first light extracting layer (120a) including a periodic light extracting pattern (121) by using the plasma etching process using the periodic photoresist pattern (131) as an etching mask; providing a second light extracting layer (120b) with a random pattern (122) formed by over-etching the first light extracting layer (120a) using the random concave-convex structure (132) of the second photoresist layer (130b) as a mask; and removing the second photoresist layer (130b) and forming a flat layer (140a) on the second light extracting layer (120b).

Description

칼라 필터 및 칼라필터를 구비한 유기 발광다이오드 디스플레이{Colour Filter and Organic Light Emitting Diode Display With The Colour Filter}[0001] The present invention relates to an organic light emitting diode (OLED) display having a color filter and a color filter,

본 발명운 유기 발광다이오드 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 추출층에 주기적 패턴 및 비주기적 패턴이 동시에 형성하여 광 추출효율을 개선한 칼라 필터를 구비한 유기 발광다이오드 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting diode display, and more particularly, to an organic light emitting diode display having a color filter in which a periodic pattern and an aperiodic pattern are simultaneously formed in a light extracting layer to improve light extraction efficiency.

유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면서 자체적으로 빛을 내는 전계발광현상을 이용하여 빛을 발생시킨다. 양극과 음극 사이에 위치한 유기물에 주입된 전자와 정공이 유기물 내에서 재결합(Recombination)하며 빛을 발생시킨다. OLED의 장점에는 시야각이 좋고, 명암비가 높아서 선명한 빛을 출력 할 수 있다는 것이 있다. 하지만 OLED의 광효율이 좋지 않아 파워 소비가 크다는 치명적인 단점이 있다. 최근 OLED를 이용한 디스플레이(Display)의 광효율을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 브래그 반사(Bragg diffraction)을 이용한 방법, 굴절률이 작은 물질을 이용하는 방법, 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array)를 이용하는 방법 등이 있다. 그리고 광효율을 높이기 위해 광추출층을 활용하는 방법이 있다. Organic light emitting diodes (OLEDs) emit light by using an electroluminescent phenomenon that emits light while a current flows through a fluorescent organic compound. Electrons and holes injected into the organic material located between the anode and the cathode are recombined in the organic material to generate light. The advantages of OLEDs include good viewing angle, high contrast ratio, and high brightness. However, there is a fatal drawback that the power consumption of the OLED is poor due to poor efficiency. Recently, various studies have been conducted to increase the light efficiency of a display using an OLED. A method using Bragg diffraction, a method using a material having a low refractive index, a method using a micro lens array, and the like. And a method of utilizing a light extraction layer to increase the light efficiency.

광추출층은 크게 주기적인 패턴을 가진 광추출층과 랜덤한 패턴을 가진 광추출층 두 가지가 있다. 주기적인 패턴을 제작하는 방법에는 여러 가지가 있다. 포토리소그라피, 집속 이온 빔 리소그래피 (Focused ion beam lithography), 전자 빔 리소그래피 (Electron beam lithography), 레이저 간섭 리소그래피 (Laser interference lithography), 나노 임프린트 리소그래피 (Nano imprint lithography) 등이 나노 단위 주기적인 패턴을 만드는데 사용되고 있다. 주기적인 패턴의 광추출층의 경우, 특정 파장 영역의 빛은 선택적으로 추출될 수 있다. There are two light extraction layers: a light extraction layer with a periodic pattern and a light extraction layer with a random pattern. There are many ways to make periodic patterns. Focused ion beam lithography, electron beam lithography, laser interference lithography, and nano imprint lithography are used to produce nano-unit periodic patterns, have. In the case of a periodic patterned light extraction layer, light of a particular wavelength range can be selectively extracted.

이와 달리 일반적으로 랜덤패턴의 광추출층의 경우, 랜덤패턴은 특정 파장이 아니라 넓은 파장대역에서 광추출을 수행할 수 있다. 또한 빛을 분산시켜 시야각을 넓힌다는 장점이 있다. 즉, 랜덤 패턴은 광추출파장 대역의 대역폭을 증가시킨다. In general, in the case of a light extraction layer having a random pattern, the random pattern can perform light extraction in a wide wavelength band instead of a specific wavelength. It also has the advantage of broadening the viewing angle by dispersing the light. That is, the random pattern increases the bandwidth of the light extracting wavelength band.

그러나, 이러한 두 가지 패턴을 동시에 제작하는 연구가 수행되지 않았다. 본 발명은 플라즈마 식각 공정을 통하여 랜덤 패턴과 주기적인 패턴을 동시에 형성하는 방법을 제공한다.However, no research has been conducted to produce these two patterns at the same time. The present invention provides a method of simultaneously forming a random pattern and a periodic pattern through a plasma etching process.

본 발명의 일 기술적 과제는 유기 발광다이오드 디스플레이의 광 추출효율을 증가시키고 투과대역폭을 조절하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to increasing the light extraction efficiency and controlling the transmission bandwidth of an organic light emitting diode display.

본 발명의 일 기술적 과제는, 하나의 주기적인 마스크를 사용하여 주기적인 광추출패턴 및 랜덤 패턴을 동시에 가지는 칼라 필터를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention is to provide a color filter having a periodic light extraction pattern and a random pattern at the same time using one periodic mask.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터 제조 방법은 기판(110) 상에 광추출층(120), 상기 광추출층(120) 상에 포토레지스트막(130)를 차례로 형성하고 상기 포토레지스트막(130)을 패터닝하여 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 포함하는 제1 포토레지스트 층(130a)을 형성하는 단계; 플라즈마 식각 공정을 사용하여 상기 제1 포토레지스트층(130a)의 표면 모폴로지를 변화시키어 랜덤 요철 구조(132)를 제2 포토레지스트층(130b)에 형성하고 상기 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 식각 마스크로 플라즈마 식각 공정에 의하여 주기적인 광추출 패턴(121)을 구비한 제1 광추출층(120a)을 제공하는 단계; 상기 제2 포토레지스트층(130b)의 상기 랜덤 요철 구조(132)를 마스크로 사용하여 상기 제1 광추출층(120a)을 과식각(over-etch)하여 랜덤 패턴(122)을 형성한 제2 광추출층(120b)을 제공하는 단계; 및 상기 제2 포토레지스트층(130b)을 제거하고 제2 광추출층(120b) 상에 평탄층(140)을 형성하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a color filter according to an embodiment of the present invention includes sequentially forming a light extracting layer 120 on a substrate 110 and a photoresist film 130 on the light extracting layer 120, 130) to form a first photoresist layer (130a) including a periodic photoresist pattern (131); A random etched structure 132 is formed on the second photoresist layer 130b by changing the surface morphology of the first photoresist layer 130a using a plasma etching process and the periodic photoresist pattern 131 is etched Providing a first light extraction layer (120a) having a periodic light extraction pattern (121) by a plasma etching process with a mask; A random pattern 122 is formed by overetching the first light extracting layer 120a using the random concave-convex structure 132 of the second photoresist layer 130b as a mask, Providing a light extraction layer (120b); And removing the second photoresist layer 130b and forming a planarization layer 140 on the second light extraction layer 120b.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포토레지스트 막은 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 기반 폴리머일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the photoresist film may be a polymethylmethacrylate (PMMA) based polymer.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 식각 공정은 불소 , 염소, 및 브롬 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 가스를 이용하는 유도 결합 플라즈마를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the plasma etching process may use an inductively coupled plasma using a gas containing at least one of fluorine, chlorine, and bromine.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 식각 공정시 상기 제1 포토레지스트층(130a)은 외부로부터 공급된 자외선에 노출될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first photoresist layer 130a may be exposed to ultraviolet rays supplied from the outside during the plasma etching process.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광추출층은 금속 박막 또는 유전체 박막이고, 상기 평탄층은 상기 광추출층과 다른 굴절율을 가지는 유전체일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light extracting layer may be a metal thin film or a dielectric thin film, and the flat layer may be a dielectric having a refractive index different from that of the light extracting layer.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광추출층은 실리콘 산화막이고, 상기 평탄층은 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light extracting layer is a silicon oxide film, The flat layer may be a silicon nitride film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광추출층은 금속 박막이고, 상기 평탄층은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light extracting layer is a metal thin film, and the flat layer may be a silicon oxide film or a silicon nitride film.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터는 기판; 상기 기판 상에 배치된 주기적인 광추출 패턴 및 랜덤 패턴을 구비한 광추출층; 및 상기 광추출층 상에 배치된 평탄층을 포함한다. 상기 주기적인 광추출 패턴은 주기적으로 배열된 제1 홀들을 포함하고, 상기 제1 홀들의 주기는 200 nm 내지 700 nm이고, 상기 랜덤 패턴은 상기 제1 홀들의 직경보다 작은 제2 홀들을 포함하고, 상기 제2 홀들은 랜덤하게 배치된다.A color filter according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A light extraction layer having a periodic light extraction pattern and a random pattern disposed on the substrate; And a planarizing layer disposed on the light extracting layer. Wherein the periodic light extraction pattern comprises first holes arranged periodically, the period of the first holes is between 200 nm and 700 nm, and the random pattern comprises second holes smaller than the diameters of the first holes , The second holes are randomly arranged.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 홀들은 상기 광추출층을 관통하지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second holes may not pass through the light extracting layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광다이오드 디스플레이는 식각저지층을 구비한 기판; 주기적인 광추출 패턴 및 랜덤 패턴을 구비하고 상기 식각저지층 상에 배치된 광 추출층; 상기 광 추출층 상에 배치된 평탄층; 및 상기 평탄층 상에 배치되는 유기 발광 소자를 포함한다. 상기 주기적인 광추출 패턴은 주기적으로 배열된 제1 홀들을 포함하고, 상기 제1 홀들의 주기는 200 nm 내지 700 nm이고,상기 랜덤 패턴은 상기 제1 홀들의 직경보다 작은 제2 홀들을 포함하고, 상기 제2 홀들은 랜덤하게 배치된다.An organic light emitting diode display according to an embodiment of the present invention includes a substrate having an etch stop layer; A light extraction layer having a periodic light extraction pattern and a random pattern and disposed on the etch stop layer; A planarizing layer disposed on the light extracting layer; And an organic light emitting diode disposed on the flat layer. Wherein the periodic light extraction pattern comprises first holes arranged periodically, the period of the first holes is between 200 nm and 700 nm, and the random pattern comprises second holes smaller than the diameters of the first holes , The second holes are randomly arranged.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 추출층의 두께는 200 nm 내지 400 nm 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the light extracting layer may be 200 nm to 400 nm.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 홀들의 지름은 50nm 내지 100 nm일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the diameters of the second holes may be 50 nm to 100 nm.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 홀들의 직경(Diameter)은 100 nm 내지 300 nm일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the diameters of the first holes may be 100 nm to 300 nm.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광추출층은 실리콘 산화막이고, 상기 평탄층은 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light extracting layer is a silicon oxide film, The flat layer may be a silicon nitride film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광추출층은 금속 박막이고, 상기 평탄층은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light extracting layer is a metal thin film, and the flat layer may be a silicon oxide film or a silicon nitride film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주기적인 패턴과 비주기적인 패턴이 형성된 광추출층은 특정 파장 대역의 발광세기가 증대될 수 있으며, 넓은 파장대역에 대한 광 추출도 가능하여 유기발광 다이오드의 전력 대비 광 효율이 개선될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light extraction layer in which the periodic pattern and the aperiodic pattern are formed can increase the emission intensity in a specific wavelength band and can extract light for a wide wavelength band, The contrast light efficiency can be improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, RGB 픽셀에 서로 다른 피치를 가진 주기적인 광추출 패턴을 제작하는 경우, 백색 OLED를 이용하여 RGB 픽셀을 제공할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, when a periodic light extraction pattern having different pitches in RGB pixels is produced, RGB pixels may be provided using a white OLED.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 간섭 리소그래피 공정 및 반응성 이온 식각 공정에 의해 나노단위의 랜덤 패턴 및 주기적인 광추출 패턴을 동시에 형성하는 것이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to simultaneously form a random pattern of nano unit and a periodic light extraction pattern by a laser interference lithography process and a reactive ion etching process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라필터의 제조 방법을 설명하는 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터를 촬영한 주사현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기적인 광추출 패턴과 랜덤 패턴의 효과를 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예예 따른 주기적인 패턴만을 가진 경우와 주기적인 패턴과 랜덤 패턴을 모두 가진 경우의 투과도의 비를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 5는 OLED 디스플레이의 RGB 픽셀 및 각 픽셀의 주지적인 광추출 패턴의 피치를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터가 적용된 OLED 디스플레이를 나타내는 개념도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a color filter according to an embodiment of the present invention.
2 is a scanning electron microphotograph of a color filter according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating the effect of a periodic light extraction pattern and a random pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a simulation result showing the ratio of transmittance in the case of having only a periodic pattern and the case of having both a periodic pattern and a random pattern according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram showing the RGB pixels of the OLED display and the pitch of the dominant light extraction pattern of each pixel.
6 is a conceptual diagram showing an OLED display to which a color filter according to an embodiment of the present invention is applied.

유기발광다이오드 디스플레이는 2 가지의 방식으로 분류될 수 있다. 하나는 백색광을 발광시키고, 칼라필터를 사용하여 다양한 색을 구현하는 것이다. 다른 하나는 칼라필터를 사용하지 않고 픽셀별로 서로 다른 파장 대역의 광을 발광시킨다Organic light emitting diode displays can be classified in two ways. One is to emit white light and implement various colors using a color filter. And the other one emits light of different wavelength band for each pixel without using a color filter

백색광 OLED 디스플레이이의 경우, 별도의 칼라필터가 제조되어 유기발광다이오드 디스플레이스에 접착된다. 별도의 칼라필터는 정렬 및 열 변형의 문제를 가진다. 따라서, 백색광 OLED 디스플레이이의 경우, 칼라 필터가 OLED 소자의 제조 공정 내에 집적될 필요가 있다.In the case of a white light OLED display, a separate color filter is fabricated and bonded to the organic light emitting diode display. Separate color filters have problems of alignment and thermal deformation. Thus, in the case of a white light OLED display, the color filter needs to be integrated into the manufacturing process of the OLED element.

픽셀별로 서로 다른 파장 대역의 광을 발광하는 방식에서도, 광 추출 효율이 향상될 필요가 있다. 이러한 광추출 효율을 향상하기 위하여, 별도의 구조가 OLED 소자 내부에 구비될 필요가 있다. It is necessary to improve the light extraction efficiency even in a method of emitting light of different wavelength band for each pixel. In order to improve the light extraction efficiency, a separate structure needs to be provided inside the OLED element.

주기적인 패턴의 광추출층의 경우, 특정 파장 영역의 빛이 선택적으로 추출될 수 있다. 이와 달리 일반적으로 랜덤패턴의 광추출층의 경우, 특정 파장의 빛이 아니라 넓은 파장대역에서 광이 추출되고, 빛을 분산시켜 시야각을 넓힌다는 장점이 있다.In the case of a periodic patterned light extraction layer, light of a specific wavelength range can be selectively extracted. In general, in the case of a light extraction layer having a random pattern, light is extracted in a wide wavelength band rather than light of a specific wavelength, and the light is dispersed to widen the viewing angle.

따라서 유기발광다이오드 디스플레이에서, 광추출 효율을 향상시키거나 칼라필터로 동작하기 위해서는 주기적인 패턴의 광추출층에 의한 특정 파장의 집중적인 광추출 효율의 향상과 랜덤한 패턴의 광추출층의 넓은 파장 대역의 광추출 특성의 향상 두 가지 장점을 동시에 가지는 광추출층이 요구된다. 그러나, 주기적인 패턴과 랜덤 패턴을 동시에 형성하는 것은 어렵다.Therefore, in order to improve light extraction efficiency or to operate as a color filter in an organic light emitting diode display, it is necessary to improve the efficiency of intensive extraction of light of a specific wavelength by the light extraction layer of a periodic pattern, Improvement of the light extraction characteristic of the band is required. However, it is difficult to form a periodic pattern and a random pattern at the same time.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주기적인 패턴과 랜덤 패턴을 동시에 형성할 수 있는 간단한 칼라 필터 제조방법이 제공된다. 상기 칼라 필터는 OLED의 칼라필터로 동작하고, OLED 소자의 제조 공정 과정에서 함께 제조될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a simple color filter manufacturing method capable of simultaneously forming a periodic pattern and a random pattern. The color filter operates as a color filter of an OLED and can be fabricated together in the manufacturing process of an OLED device.

포토리소그라피 공정과 플라즈마 기반 식각 공정은 이방성 패턴닝 공정으로 많이 사용되고 있다. 어떤 포토레스트 물질은 플라즈마 식각 공정 하에서 불안정하다. 플라즈마와 자외선 복사 환경은 포토레지스트를 구성하는 폴리머 물질을 변성시키고, 폴리머의 구조를 변화시킬 수 있다. 특히, 플라즈마와 폴리머의 상호 작용은 폴리머 표면 모폴로지 또는 표면 거칠지를 제공할 수 있다. 이러한 표면 거칠기 특성은 플라즈마 기반 식각의 단점으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명은 플라즈마 식각 시 포토레지스의 변성에 의한 랜댐 패턴을 형성하는 특성을 이용한다. Photolithography and plasma-based etching processes are widely used as anisotropic patterning processes. Some photoresist materials are unstable under the plasma etching process. Plasma and ultraviolet radiation environments can modify the polymeric material that makes up the photoresist and change the structure of the polymer. In particular, the interaction of the plasma and the polymer can provide polymer surface morphology or surface roughness. This surface roughness property is known to be a disadvantage of plasma-based etching. However, the present invention utilizes the property of forming a random pattern by denaturation of a photoresist during plasma etching.

본 발명은 통상적인 리소그라피 공정을 사용하여 광추출층에 주기적인 패턴을 형성하고, 플라즈마 식각 공정을 통하여 포토레지스트의 표면 모폴로지를 변화시켜 상기 광추출층에 랜덤 패턴을 형성할 수 있다. 상기 플라즈마 식각 공정은 포토레스트를 손상시키는 자외선을 많이 발생시키는 공정 조건을 사용할 수 있다. 유도 결합 플라즈마 장치를 사용하는 경우, 포토레지스트를 손상시키기 위한 별도의 자외선 램프가 상기 유도 결합 플라즈마 장치의 투명 유전체 창문 외부에 설치될 수 있다. 이에 따라, 주기적인 패턴과 랜덤 패턴이 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 이러한 주기적인 패턴과 랜덤 패턴은 칼라 필터로 동작할 수 있다. 랜덤 패턴의 분포 및 크기는 플라즈마의 공정 조건 또는 포토레지스트의 특성을 조절하여 제어될 수 있다.The present invention can form a periodic pattern in the light extracting layer using a conventional lithography process and change the surface morphology of the photoresist through a plasma etching process to form a random pattern in the light extracting layer. The plasma etching process may use a process condition that generates a large amount of ultraviolet rays that damage the photoresist. If an inductively coupled plasma device is used, a separate ultraviolet lamp for damaging the photoresist may be provided outside the transparent dielectric window of the inductively coupled plasma device. Accordingly, the periodic pattern and the random pattern can be formed simultaneously or sequentially. These periodic patterns and random patterns can act as color filters. The distribution and size of the random pattern can be controlled by adjusting the process conditions of the plasma or the characteristics of the photoresist.

실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 홀 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 홀들의 상/위(on)에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on)와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, hole or structure is formed on or under " under "the substrate, each layer Quot; on " and "under" include both what is meant to be "directly" or "indirectly" In addition, the criteria for top / bottom or bottom / bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명하도록 하며, 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.Hereinafter, specific embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings, and these embodiments are described in detail so as to enable those skilled in the art to practice the present invention.

본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조, 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment.

또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신, 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which the claims are entitled, if properly explained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라필터의 제조 방법을 설명하는 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a color filter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 칼라 필터 제조 방법은, 기판(110) 상에 광추출층(120), 상기 광추출층(120) 상에 포토레지스트막(130)를 차례로 형성하고 상기 포토레지스트막(130)을 패터닝하여 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 포함하는 제1 포토레지스트 층(130a)을 형성하는 단계; 플라즈마 식각 공정을 사용하여 상기 제1 포토레지스트층(130a)의 표면 모폴로지를 변화시키어 랜덤 요철 구조(132)를 제2 포토레지스트층(130b)에 형성하고 상기 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 식각 마스크로 플라즈마 식각 공정에 의하여 주기적인 광추출 패턴(121)을 구비한 제1 광추출층(120a)을 제공하는 단계; 상기 제2 포토레지스트층(130b)의 상기 랜덤 요철 구조(132)를 마스크로 사용하여 상기 제1 광추출층(120a)을 과식각(over-etch)하여 랜덤 패턴(122)을 형성한 제2 광추출층(120b)을 제공하는 단계; 및 상기 제2 포토레지스트층(130b)을 제거하고 제2 광추출층(120b) 상에 평탄층(140)을 형성하는 단계를 포함한다.1, a method of manufacturing a color filter includes sequentially forming a light extracting layer 120 on a substrate 110, a photoresist film 130 on the light extracting layer 120, ) To form a first photoresist layer (130a) including a periodic photoresist pattern (131); A random etched structure 132 is formed on the second photoresist layer 130b by changing the surface morphology of the first photoresist layer 130a using a plasma etching process and the periodic photoresist pattern 131 is etched Providing a first light extraction layer (120a) having a periodic light extraction pattern (121) by a plasma etching process with a mask; A random pattern 122 is formed by overetching the first light extracting layer 120a using the random concave-convex structure 132 of the second photoresist layer 130b as a mask, Providing a light extraction layer (120b); And removing the second photoresist layer 130b and forming a planarization layer 140 on the second light extraction layer 120b.

상기 기판(110)은 투명 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 기판이 투명 유리 기판인 경우, 상기 기판(119) 상에 박막 트렌지스터가 배치될 수 있다. The substrate 110 may be a transparent glass substrate or a plastic substrate. When the substrate is a transparent glass substrate, a thin film transistor may be disposed on the substrate 119.

상기 기판(110) 상에 광추출층(120) 및 상기 광추출층(120) 상에 포토레지스트 막(130)를 차례로 형성한다. 상기 광추출층(120)은 금속 또는 제1 굴절율을 가지는 투명한 유전체일 수 있다. 상기 광추출층(120)이 유전체인 경우, 상기 광추출층(120)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 광추출층(120)의 두께는 200 nm 내지 400 nm 수준일 수 있다. 상기 광추출층은 플라즈마 식각 공정을 통하여 형성된 주기적인 광추출 패턴(121)과 랜덤 패턴(122)을 구비하고 광 필터로 동작할 수 있다. 상기 광추출층은 특정 파장 대역에서 높은 투과도를 제공하고, 특정한 파장 대역에서 투과도를 향상시킬 수 있다.A light extracting layer 120 and a photoresist film 130 are sequentially formed on the substrate 110 and the light extracting layer 120. The light extracting layer 120 may be a metal or a transparent dielectric having a first refractive index. If the light extracting layer 120 is a dielectric, the light extracting layer 120 may be a silicon oxide film or a silicon nitride film. The thickness of the light extracting layer 120 may be 200 nm to 400 nm. The light extracting layer has a periodic light extracting pattern 121 and a random pattern 122 formed through a plasma etching process and can operate as an optical filter. The light extracting layer may provide a high transmittance in a specific wavelength band and improve the transmittance in a specific wavelength band.

상기 포토레지스트 막(130)은 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 기반 폴리머일 수 있다. 상기 포토레지스트 막(130)은 플라즈마 환경에서 표면 거칠기 변화를 유발할 수 있는 재질일 수 있다. 통상적인 플라즈마 패터닝 공정에서, 포토레지스트의 표면 거칠기 변화는 식각 특성을 악화시킨다. 그러나, 본 발명은 포토레지스트의 표면 거칠기 변화를 잘 발생시키는 포토레지스트를 선택할 수 있다. 상기 포토레지스트 막(130)은 자외선, 전자 빔, 이온 빔에 의하여 표면 모폴로지를 변화시키어 랜덤 요철 구조(132) 또는 표면 거칠기를 제공하는 폴리머를 포함할 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 환경 하에서, 상기 포토레지스트 막(130)은 랜덤 요철 구조(132)를 제공할 수 있다. 상기 포토레지스트 막(130)은 빛을 받지 않은 부분이 녹아 제거되는 네거티브 포토레지스트일 수 있다. 상기 포토레지스트 막이 코팅된 후 베이킹 공정이 수행될 수 있다.The photoresist film 130 may be a polymer based on polymethylmethacrylate (PMMA). The photoresist film 130 may be a material capable of causing surface roughness change in a plasma environment. In a typical plasma patterning process, a change in the surface roughness of the photoresist degrades etch characteristics. However, the present invention can select a photoresist that well causes a change in the surface roughness of the photoresist. The photoresist film 130 may include a polymer that changes the surface morphology by ultraviolet rays, electron beams, or ion beams to provide random irregularities 132 or surface roughness. Specifically, under a plasma environment, the photoresist film 130 may provide a random concave-convex structure 132. The photoresist film 130 may be a negative photoresist in which light is not dissolved. After the photoresist film is coated, a baking process may be performed.

이어서, 상기 포토레지스트 막(130)을 패터닝하여 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 포함하는 제1 포토레지스트 층(130a)을 형성한다. 패터닝은 레이저 간섭 리소그래피 (Laser interference lithography) 또는 통상적인 포토리소그리피 공정에 의하여 수행될 수 있다. 상기 주기적인 포토레지스 패턴(131)은 홀 어레이일 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(131)은 노광 공정, 및 현상 공정에 의하여 형성될 수 있다. UV 포토리소그리피 공정으로 제작하는 포토레지스트 마스크 패턴은 크기를 작게 만들기 힘들고 패턴의 모양과 크기를 자유롭게 변경할 수 없다. 그러나, 레이저 간섭 리소그래피는 간단한 공정으로 나노사이즈의 주기적인 패턴을 형성할 수 있다. Then, the photoresist film 130 is patterned to form a first photoresist layer 130a including a periodic photoresist pattern 131. Next, as shown in FIG. The patterning may be performed by laser interference lithography or a conventional photolithography process. The periodic photoresist pattern 131 may be a hole array. The photoresist pattern 131 may be formed by an exposure process and a development process. The photoresist mask pattern produced by the UV photolithography process is difficult to reduce in size and can not freely change the shape and size of the pattern. However, laser interference lithography can form a nano-sized periodic pattern with a simple process.

이어서, 플라즈마 식각 공정은 상기 제1 포토레지스트 층(130a)의 표면 모폴로지를 변화시킨다. 플라즈마 식각 공정은 동시에 상기 주기적인 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 플라즈마 식각 공정을 사용하여 상기 광추출층에 주기적인 광추출 패턴(121)을 형성한다. 상기 광추출 패턴(121)은 홀 어레이를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광추출층(120)은 제1 광추출층(120a)으로 변화된다. 상기 광추출 패턴(121)은 상기 주기적인 포토레지스트 패턴(131)과 실질적으로 동일한 형상일 수 있다. 상기 플라즈마 식각 공정은 이방성 식각을 위하여 기판 홀더에 RF 바이어스를 제공할 수 있다. 상기 플라즈마 식각 공정은 불소 , 염소, 및 브롬 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 가스를 이용하는 유도 결합 플라즈마를 사용할 수 있다. 상기 플라즈마는 이온 빔과 자외선을 상기 제1 포토레지스트 층(130a)에 제공하여 표면 모폴로지를 변화시키어 제2 포토레지스트층(130b)을 제공할 수 있다. Then, the plasma etching process changes the surface morphology of the first photoresist layer 130a. The plasma etching process simultaneously forms a periodic light extracting pattern 121 in the light extracting layer using the periodic photoresist pattern as an etch mask using a plasma etching process. The light extracting pattern 121 may include a hole array. Accordingly, the light extracting layer 120 is changed to the first light extracting layer 120a. The light extraction pattern 121 may have substantially the same shape as the periodic photoresist pattern 131. The plasma etch process may provide RF bias to the substrate holder for anisotropic etching. The plasma etching process may use an inductively coupled plasma using a gas containing at least one of fluorine, chlorine, and bromine. The plasma may provide an ion beam and an ultraviolet ray to the first photoresist layer 130a to change the surface morphology to provide the second photoresist layer 130b.

이어서, 상기 광추출층에 랜덤 패턴(122)을 형성하기 위하여, 상기 표면 모폴로지가 변화된 제2 포토레지스트층(130b)을 사용하여 연속적으로 상기 제1 광추출층(120a)을 과식각(over-etch)한다. 이에 따라, 상기 제1 광추출층(120a)은 제2 광추출층(120b)으로 변화된다. 과식각의 정도에 따라, 상기 랜덤 패턴(122)의 깊이와 형상은 변경될 수 있다. 상기 과식각은 상기 표면 모폴리지가 상기 제2 광추출층(120b)에 전사되도록 수행될 수 있다. 상기 기판은 상기 과식각에 의하여 추가적인 식각이 진행되지 않도록 식각 저지층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 랜덤 패턴(122)은 복수의 보조 홀들을 포함하고, 상기 보조 홀들은 상기 광추출층을 관통하지 않을 수 있다. 플라즈마 식각 공정에서, 과식각의 기준은 처음으로 상기 기판이 들어나는 시점일 수 있다. 과식각 이전 단계에서, 높은 선택비를 가지고 상기 광추출층을 식각하는 레시피가 선택될 수 있다. 또한, 과식각 이후 단계에서 낮은 선택비를 가지고 상기 포토레스트 막에 표면 거칠기를 주로 형성하는 레시피가 선택될 수 있다. Subsequently, to form the random pattern 122 in the light extracting layer, the first light extracting layer 120a is continuously over-patterned by using the second photoresist layer 130b whose surface morphology is changed, etch). Accordingly, the first light extracting layer 120a is changed to the second light extracting layer 120b. Depending on the degree of overeating, the depth and shape of the random pattern 122 may be varied. The overexcitation angle may be such that the surface modifier is transferred to the second light extracting layer 120b. The substrate may include an etch stop layer (not shown) to prevent further etching by the over-etching. The random pattern 122 includes a plurality of auxiliary holes, and the auxiliary holes may not pass through the light extracting layer. In a plasma etching process, the reference of overeating angle may be the point at which the substrate first enters. In the previous step of overeating, a recipe may be selected which etches the light extracting layer with a high selectivity. In addition, a recipe may be selected which mainly forms a surface roughness on the photoresist film with a low selectivity ratio in a step after the overexercise angle.

이어서, 상기 랜덤 패턴(122)이 형성된 후, 잔류한 포토레지스 패턴은 제거된다. 상기 랜덤 패턴(122) 및 상기 광추출 패턴(121) 상에 평탄층(140)이 형성된다. 상기 평탄층은 투명한 유전체 물질일 수 있다. 상기 평판층의 상부면은 평단할 수 있다.Then, after the random pattern 122 is formed, the remaining photoresist pattern is removed. A flat layer 140 is formed on the random pattern 122 and the light extracting pattern 121. The planarizing layer may be a transparent dielectric material. The upper surface of the flat plate layer may be flat.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 식각 공정시, 상기 제1 포토레지스트 층(130a) 또는 상기 제2 포토레지스트 층(130b)는 외부로부터 공급된 자외선에 추가적으로 노출될 수 있다. 상기 자외선은 플라즈마 식각 공정 중에서 상기 포토레지스트 패턴의 표면 모폴로지를 추가적으로 변화시킬 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, in the plasma etching process, the first photoresist layer 130a or the second photoresist layer 130b may be additionally exposed to ultraviolet rays supplied from the outside. The ultraviolet light may further change the surface morphology of the photoresist pattern during the plasma etching process.

본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터(100)는, 기판(110); 상기 기판(110) 상에 배치된 주기적인 광추출 패턴(121) 및 랜덤 패턴(122)을 구비한 광추출층(120b); 및 상기 광추출층(120b) 상에 배치된 평탄층(140)을 포함한다. 상기 주기적인 광추출 패턴(121)은 주기적으로 배열된 제1 홀들을 포함하고, 상기 제1 홀들의 주기는 200 nm 내지 700 nm일 수 있다. 상기 랜덤 패턴(122)은 상기 제1 홀들의 직경보다 작은 제2 홀들을 포함할 수 있다. 상기 제2 홀들은 랜덤하게 배치될 수 있다. 주기적인 광추출 패턴(121)은 상기 광추출층을 관통하는 홀 어레이들일 수 있다. 한편, 상기 랜덤 패턴은 상기 광추출층을 관통하지 않는 원뿔 형상 또는 끝이 뾰족한 형상일 수 있다. 상기 제2 홀들은 상기 광추출층(120b)을 관통하지 않을 수 있다. A color filter (100) according to an embodiment of the present invention includes a substrate (110); A light extraction layer 120b having a periodic light extraction pattern 121 and a random pattern 122 disposed on the substrate 110; And And a flat layer 140 disposed on the light extracting layer 120b. The periodic light extracting pattern 121 may include first holes periodically arranged, and the period of the first holes may be 200 nm to 700 nm. The random pattern 122 may include second holes that are smaller than the diameters of the first holes. The second holes may be randomly arranged. The periodic light extraction pattern 121 may be hole arrays through the light extraction layer. Meanwhile, the random pattern may have a conical shape or a sharp-pointed shape that does not penetrate the light extracting layer. The second holes may not pass through the light extracting layer 120b.

상기 주기적인 광추출 패턴(121)의 주기와 제1 홀의 직경은 칼라 필터의 중심 투과 파장을 결정할 수 있다. 상기 랜덤 패턴(122)의 크기와 깊이는 상기 칼라 필터의 투과 대역폭을 결정하고, 중심 투과 파장의 투과도를 증가시킬 수 있다. The period of the periodic light extracting pattern 121 and the diameter of the first hole may determine the central transmission wavelength of the color filter. The size and depth of the random pattern 122 determine the transmission bandwidth of the color filter and increase the transmittance of the central transmission wavelength.

통상적으로, 백색 OLED 디스플레이에서, 이상적인 칼라 필터의 투과 대역의 전반치폭(FWHM)은 50 nm 내지 100 nm일 수 있다. 주기적인 홀 어레이 패턴만을 이용한 경우, 전반치폭(FWHM) 및 투과도는 칼러 필터로 사용되기 위한 조건을 만족시킬 수 없다. 그러나, 본 발명에 따른 칼라 랜덤 패턴(122)과 주기적인 광추출 패턴(121)이 동시에 있는 칼라 필터를 적용한 경우, 상기 랜덤 패턴(122)에 의하여 전반치폭이 조절되고, 중심 파장에서 투과도가 향상될 수 있다. Typically, in a white OLED display, the full width half maximum (FWHM) of the transmission band of the ideal color filter may be 50 nm to 100 nm. When only a periodic hole array pattern is used, the full-half-width (FWHM) and transmittance can not satisfy the condition for use as a color filter. However, when a color filter having both the color random pattern 122 and the periodic light extracting pattern 121 according to the present invention is applied, the full width at half maximum is controlled by the random pattern 122 and the transmittance at the center wavelength is improved .

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 광추출층(120b)은 금속 박막이고, 상기 평탄층(140)은 투명한 유전체 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 광추출층(120b)은 은, 구리, 또는 알루미늄이고, 상기 평탄층(140)의 재질은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다. 상기 광추출층(120)이 금속인 경우, 주기적인 홀 어레이를 가진 금속 필름은 광 필터로 동작할 수 있다. According to a modified embodiment of the present invention, the light extracting layer 120b may be a metal thin film, and the flat layer 140 may be a transparent dielectric material. Specifically, the light extracting layer 120b may be made of silver, copper, or aluminum, and the material of the flat layer 140 may be a silicon oxide film or a silicon nitride film. When the light extracting layer 120 is a metal, the metal film having a periodic hole array can operate as an optical filter.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 광추출층(120b)은 유전체 박막이고, 상기 평탄층(140)은 상기 광추출층과 다른 굴절율을 가지는 유전체일 수 있다. 구체적으로, 상기 광추출층(120b)은 실리콘 산화막이고, 상기 평탄층(140)은 실리콘 질화막일 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the light extracting layer 120b may be a dielectric thin film, and the flat layer 140 may be a dielectric having a refractive index different from that of the light extracting layer. Specifically, the light extracting layer 120b may be a silicon oxide layer, and the planarizing layer 140 may be a silicon nitride layer.

또한, 종래의 백색 OLED 디스플레이에서, 종래의 칼라필터를 사용하여 색을 구현하는 경우에도, 광 추출 효율을 증가시키기 위하여 본 발명의 칼라필터가 적용될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 칼라필터는 가시광선 영역에 대하여 넓은 투과 특성을 제공하고 특정한 파장 대역에서 광추출효율을 증기시키어 발광량이 부족한 OELD 소자의 특성을 개선할 수 있다.In addition, in the conventional white OLED display, even when color is implemented using a conventional color filter, the color filter of the present invention can be applied to increase the light extraction efficiency. In this case, the color filter of the present invention can improve the characteristics of the OELD device having a small light emission amount by providing a wide transmittance characteristic with respect to the visible light region and increasing the light extraction efficiency in a specific wavelength band.

또한, RGB OLED 소자를 구비한 디스플레이에서, RGB 픽셀별로 광추출효율을 증가시키기 위하여 본 발명의 칼라필터가 사용될 수 있다. 구체적으로, 적색을 발광하는 OLED 픽셀에는 적색을 투과시키고 적색의 투과도를 증기시키는 본 발명의 칼라 필터가 배치될 수 있다.In addition, in a display provided with RGB OLED elements, the color filter of the present invention can be used to increase light extraction efficiency for each RGB pixel. Specifically, an OLED pixel emitting red light may be provided with a color filter of the present invention that transmits red and increases the transmittance of red.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터를 촬영한 주사현미경 사진이다.2 is a scanning electron microphotograph of a color filter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 기판(110)은 실리콘 기판이고, 광추출층(120)은 200 nm의 실리콘 산화막이다. 주기적인 광추출 패턴(122)을 구성하는 제1 홀의 직경은 약 240nm이고, 제1 홀들 사이의 주기(또는 피치)는 약 390 nm이다. 랜덤 패턴(122)을 구성하는 제2 홀의 상부 직경은 50 nm 내지 100 nm 수준이다. 상기 랜덤 패턴(122)은 원뿔 형상의 홀 배열 구조일 수 있다. Referring to FIG. 2, the substrate 110 is a silicon substrate, and the light extracting layer 120 is a silicon oxide film of 200 nm. The diameter of the first hole constituting the periodic light extraction pattern 122 is about 240 nm, and the period (or pitch) between the first holes is about 390 nm. The upper diameter of the second hole constituting the random pattern 122 is on the order of 50 nm to 100 nm. The random pattern 122 may be a conical hole array structure.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기적인 광추출 패턴과 랜덤 패턴의 효과를 설명하는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating the effect of a periodic light extraction pattern and a random pattern according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 주기적인 광추출 패턴(121)은 특정 파장 대역에서 광을 투과시키는 칼라 필터 기능을 제공할 수 있다. 랜덤 패턴(122)은 상기 주기적인 광 추출 패턴의 투과 대역 폭을 증가시키고 중심 파장에서 투과도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 종래의 백색 OLED 디스플레이에서, 본 발명의 칼라 필터가 집적될 수 있다. Referring to FIG. 3, the periodic light extracting pattern 121 may provide a color filter function for transmitting light in a specific wavelength band. The random pattern 122 can increase the transmission bandwidth of the periodic light extraction pattern and improve the transmittance at the central wavelength. Thus, in a conventional white OLED display, the color filter of the present invention can be integrated.

도 4는 본 발명의 일 실시예예 따른 주기적인 패턴만을 가진 경우와 주기적인 패턴과 랜덤 패턴을 모두 가진 경우의 투과도의 비를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.FIG. 4 is a simulation result showing the ratio of transmittance in the case of having only a periodic pattern and the case of having both a periodic pattern and a random pattern according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 특정 파장 대역(450nm~600 nm)에서 투과도의 비가 최대 1.2 배 수준으로 향상된다.Referring to FIG. 4, the ratio of the transmittance at a specific wavelength band (450 nm to 600 nm) is improved to a maximum of 1.2 times.

도 5는 OLED 디스플레이의 RGB 픽셀 및 각 픽셀의 주지적인 광추출 패턴의 피치를 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing the RGB pixels of the OLED display and the pitch of the dominant light extraction pattern of each pixel.

도 5를 참조하면, 적색(R) 픽셀의 주기적인 광추출 패턴은 홀 어레이 패턴일 수 있다. 상기 광추출 패턴은 제1 피치(P1)를 가진다. 녹색(G) 픽셀의 주기적인 광추출 패턴은 홀 어레이 패턴일 수 있다. 녹색(G) 픽셀의 주기적인 광추출 패턴은 제2 피치(P2)를 가진다. 청색(B) 픽셀의 주기적인 광추출 패턴은 홀 어레이 패턴일 수 있다. 상기 청색(B) 픽셀의 주기적인 광추출 패턴은 제3 피치(P3)를 가진다. 각 픽셀 마다 소정의 피치 및 홀 사이즈를 설정할 수 있다. 한편, 랜덤 패턴의 홀은 RGB 픽셀 모두에 동일한 구조를 가지고 형성될 수 있다. 이에 따라, RGB 픽셀에 대응하는 칼라 필터가 구현될 수 있다. Referring to FIG. 5, the periodic light extraction pattern of the red (R) pixel may be a hole array pattern. The light extraction pattern has a first pitch (P1). The periodic light extraction pattern of green (G) pixels may be a hole array pattern. The periodic light extraction pattern of green (G) pixels has a second pitch P2. The periodic light extraction pattern of the blue (B) pixel may be a hole array pattern. The periodic light extraction pattern of the blue (B) pixel has a third pitch P3. A predetermined pitch and a hole size can be set for each pixel. On the other hand, the holes of the random pattern can be formed with the same structure in all the RGB pixels. Accordingly, a color filter corresponding to RGB pixels can be implemented.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터가 적용된 OLED 디스플레이를 나타내는 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing an OLED display to which a color filter according to an embodiment of the present invention is applied.

도 6을 참조하면, 유기 발광다이오드 디스플레이(200)는, 식각저지층(208)을 포함하는 기판(210); 주기적인 광추출 패턴(221) 및 랜덤 패턴(221)을 구비하고 상기 식각저지층(208) 상에 배치된 광 추출층(220); 상기 광 추출층 상(220)에 배치된 평탄층(240); 및 상기 평탄층(240) 상에 배치되는 유기 발광 소자(250)를 포함한다. 상기 주기적인 광추출 패턴(221)은 주기적으로 배열된 제1 홀들을 포함하고, 상기 제1 홀들의 주기는 200 nm 내지 700 nm일 수 있다. 상기 랜덤 패턴(221)은 상기 제1 홀들의 직경보다 작은 제2 홀들을 포함하고, 상기 제2 홀들은 랜덤하게 배치된다. 상기 광 추출층의 두께는 200 nm 내지 400 nm일 수 있다. 상기 광추출층은 실리콘 산화막일 수 있다. Referring to FIG. 6, the organic light emitting diode display 200 includes a substrate 210 including an etch stop layer 208; A light extraction layer 220 having a periodic light extraction pattern 221 and a random pattern 221 and disposed on the etch stop layer 208; A planar layer 240 disposed on the light extracting layer 220; And an organic light emitting diode 250 disposed on the planarization layer 240. The periodic light extracting pattern 221 may include first holes periodically arranged, and the period of the first holes may be 200 nm to 700 nm. The random pattern 221 includes second holes that are smaller than the diameters of the first holes, and the second holes are randomly arranged. The thickness of the light extracting layer may be 200 nm to 400 nm. The light extracting layer may be a silicon oxide film.

기판(210)은 베이스 기판(202), 제1 층간 절연막(204), 상기 베이스 기판(202)에 형성된 박막 트렌지스터(201), 제2 층간 절연막(206), 및 식각 저지막(208)를 포함할 수 있다. 상기 베이스 기판(101)은 유리 기판일 수 있다. 상기 베이스 기판 상에 탑 게이트 형태의 박막 트렌지스터(201)가 배치될 수 있다. 상기 박막 트렌지스터들(201)은 제1 층간 절연막(204)을 관통하는 비아 홀 플러그들에 연결될 수 있다. 상기 비아 홀 플러그들은 상기 제1 층간 절연막 상에 배치된 배선을 통하여 회로 또는 유기발광 소자(250)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선 상에 제2 층간 절연막(206) 및 식각저지막(208)이 배치될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막은 실리콘 산화막이고, 상기 식각 저지막(208)은 실리콘 산화막일 수 있다.The substrate 210 includes a base substrate 202, a first interlayer insulating film 204, a thin film transistor 201 formed on the base substrate 202, a second interlayer insulating film 206, and an etch stop film 208 can do. The base substrate 101 may be a glass substrate. A top gate type thin film transistor 201 may be disposed on the base substrate. The thin film transistors 201 may be connected to via-hole plugs passing through the first interlayer insulating film 204. The via hole plugs may be electrically connected to the circuit or the organic light emitting device 250 through the wiring disposed on the first interlayer insulating film. The second interlayer insulating film 206 and the etching stopper film 208 may be disposed on the wiring. The second interlayer insulating film may be a silicon oxide film, and the etch stop film 208 may be a silicon oxide film.

상기 베이스 기판(202)은 투명 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 박막 트렌지스터(201)는 탑 게이트 방식 또는 버텀 게이트 방식일 수 있다. 상기 박막 트렌지스터는 제1 층간 절연막(204)에 매몰될 수 있다. 상기 제1 층간 절연막 상에 배선이 형성되고, 상기 제1 층간 절연막에 매몰된 비아홀 플러그들이 배치될 수 있다. 상기 바이 홀 플러그들은 유기 발광 소자의 일 전극에 연결될 수 있다.The base substrate 202 may be a transparent glass substrate or a transparent plastic substrate. The thin film transistor 201 may be a top gate type or a bottom gate type. The thin film transistor may be buried in the first interlayer insulating film 204. Wiring is formed on the first interlayer insulating film, and via hole plugs buried in the first interlayer insulating film may be disposed. The viahole plugs may be connected to one electrode of the organic light emitting device.

제2 층간 절연막(206)은 상기 제1 층간 절연막 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막을 관통하는 비아 홀 플러그들이 배치될 수 있다. 상기 제2 층간 절연막 상에 식각 저지막이 배치될 수 있다. 상기 식각 저지막은 상기 광추출층과 식각 선택비를 가지는 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 광추출층은 실리콘 산화막인 경우, 상기 식각 저지층은 실리콘 질화막일 수 있다. The second interlayer insulating film 206 may be disposed on the first interlayer insulating film. And via hole plugs penetrating the second interlayer insulating film may be disposed. And an etch stopper film may be disposed on the second interlayer insulating film. The etch stop layer may be a material having the etch selectivity with the light extract layer. For example, when the light extracting layer is a silicon oxide film, the etch stop layer may be a silicon nitride film.

상기 광 추출층(220)은 주기적인 광추출 패턴(221) 및 랜덤 패턴(221)을 구비하고 상기 식각저지층(208) 상에 배치된다. 상기 광추출층은 픽셀 별로 형성될 수 있다. 상기 광추출층은 포토 레지스트 패턴을 가지고 플라즈마 식각 공정을 통하여 형성된다. The light extracting layer 220 has a periodic light extracting pattern 221 and a random pattern 221 and is disposed on the etch stop layer 208. The light extracting layer may be formed for each pixel. The light extraction layer is formed through a plasma etching process with a photoresist pattern.

상기 평탄층(240)은 상기 광추출층(220) 상에 증착될 수 있다. 상기 평판층(240)은 투명한 유전체일 수 있다. 상기 광추출층(220)이 유전체인 경우, 상기 평탄층의 굴절율은 상기 광추출층과 다른 굴절율을 가질 수 있다. 상기 평탄층은 자외선 경화 폴리머 또는 나노 금속 산화물을 함유한 폴리머일 수 있다.The planarizing layer 240 may be deposited on the light extracting layer 220. The planar layer 240 may be a transparent dielectric. When the light extracting layer 220 is a dielectric, the refractive index of the flat layer may have a refractive index different from that of the light extracting layer. The flat layer may be an ultraviolet curable polymer or a polymer containing a nano-metal oxide.

상기 평탄층(240)의 상부면은 평탄하도록 플라즈마 도움 화학 기상 증착법 또는 스핀 코팅을 통하여 증착될 수 있다. 상기 평탄층(240)은 별도의 식각 마스트를 사용하여 픽셀 별로 패터닝될 수 있다.The top surface of the planarizing layer 240 may be deposited through plasma assisted chemical vapor deposition or spin coating to be planar. The planarization layer 240 may be patterned pixel by pixel using a separate etch mask.

유기 발광 소자(250)가 상기 평탄층(240) 상에 형성된다. 상기 유기 발광 소자(250)는 하부 전극(252), 유기 발광층(254), 및 상부 전극(256)을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(252)은 투명한 전도성 산화물일 수 있다. 상기 하부 전극은 구체적으로 ITO일 수 있다. 상기 하부 전극(252)은 픽셀 별로 패터닝되고, 상기 제2 층간 절연막(206) 및 상기 식각 저지막(208)을 관통하는 비아 홀 플러그에 연결될 수 있다. 상부 전극(256)은 알루미늄일 수 있다. 상기 유기 발광층(254) 및 상기 하부 전극(252)은 제3 층간 절연막(258)에 매몰될 수 있다.An organic light emitting device 250 is formed on the planarization layer 240. The organic light emitting device 250 may include a lower electrode 252, an organic light emitting layer 254, and an upper electrode 256. The lower electrode 252 may be a transparent conductive oxide. The lower electrode may be specifically ITO. The lower electrode 252 may be patterned pixel by pixel and may be connected to a via hole plug passing through the second interlayer insulating film 206 and the etch stop film 208. The upper electrode 256 may be aluminum. The organic light emitting layer 254 and the lower electrode 252 may be buried in the third interlayer insulating film 258.

상기 유기 발광층(254)은 복층 구조의 유기 발광 물질들을 포함할 수 있다. 정공수송층(HTL; Hole Transport Layer), 발광층(EML; Emission Layer) 및 전자수송층(ETL; Electron Transport Layer)을 순차적으로 형성할 수 있다. 각 층들은 진공 열 증착방식을 이용하여 형성될 수 있다. 정공수송층으로는 NPB, TPD, PPD, TPAC, BFA-1T, TPTE 등의 물질을 사용할 수 있고, 60nm 정도의 두께로 형성될 수 있다. 발광층으로는 Alq3; DCJTB, Rubrene, BSN(RED); C545T, Quinacridone(GREEN); DSA, TBPe, PAQ, DPAQ(BLUE) 등의 물질을 사용할 수 있고, 80nm 정도의 두께로 형성될 수 있다. 전자수송층으로는 TPBI, BMB-3T, COT, PF-6P 등의 물질을 사용할 수 있고, 0.8 nm 정도의 두께로 형성될 수 있다.The organic light emitting layer 254 may include a plurality of organic light emitting materials. A hole transport layer (HTL), an emission layer (EML), and an electron transport layer (ETL) can be sequentially formed. Each of the layers may be formed using a vacuum thermal deposition method. As the hole transporting layer, materials such as NPB, TPD, PPD, TPAC, BFA-1T and TPTE can be used and can be formed to a thickness of about 60 nm. As the light emitting layer, Alq3; DCJTB, Rubrene, BSN (RED); C545T, Quinacridone (GREEN); Materials such as DSA, TBPe, PAQ, and DPAQ (BLUE) may be used, and they may be formed to a thickness of about 80 nm. As the electron transporting layer, materials such as TPBI, BMB-3T, COT, and PF-6P can be used and can be formed to a thickness of about 0.8 nm.

상기 광 추출층(220)은 주기적인 광추출 패턴(221) 및 랜덤 패턴(222)을 구비하고 상기 식각저지층(208) 상에 배치된다. 상기 광추출 패턴의 제1 홀들을 포함하고, 상기 제1 홀들은 주기적으로 배열된다. 상기 제1 홀들의 피치(Pitch)는 300 내지 600 nm일 수 있다. 상기 제1 홀들의 직경(Diameter)은 100 nm 내지 300 nm일 수 있다. 상기 제2 홀들의 직경은 50 nm 내지 100 nm일 수 있다. 칼라 필터의 중심 파장 및 투과 대역에 따라 제1 홀들의 주기(또는 피치), 제1 홀들의 직경, 광추출층의 재질이 선택될 수 있다.The light extraction layer 220 has a periodic light extraction pattern 221 and a random pattern 222 and is disposed on the etch stop layer 208. And first holes of the light extracting pattern, wherein the first holes are periodically arranged. The pitch of the first holes may be 300 to 600 nm. The diameters of the first holes may be 100 nm to 300 nm. The diameter of the second holes may be 50 nm to 100 nm. The period (or pitch) of the first holes, the diameter of the first holes, and the material of the light extracting layer may be selected according to the center wavelength and transmission band of the color filter.

구체적으로, 광추출효율을 증가시키는 것을 주목적으로 경우, 상기 광추출층은 투명한 유전체로 선택될 수 있다. 한편, 특정한 파장을 선택적으로 투과시킬 목적인 경우, 상기 광추출층은 금속일 수 있다. Specifically, in order to increase the light extraction efficiency, the light extracting layer may be selected as a transparent dielectric. On the other hand, for the purpose of selectively transmitting a specific wavelength, the light extracting layer may be a metal.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific constituent elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, are included in the scope of the present invention.

110: 기판
120, 120a,120b: 광추출층
130,130a,130b: 포토레지스토막
140: 평탄층110: substrate
120, 120a, 120b: light extraction layer
130, 130a, 130b: photoresist film
140: flat layer

Claims (15)

기판(110) 상에 광추출층(120), 상기 광추출층(120) 상에 포토레지스트막(130)를 차례로 형성하고 상기 포토레지스트막(130)을 패터닝하여 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 포함하는 제1 포토레지스트 층(130a)을 형성하는 단계;
플라즈마 식각 공정을 사용하여 상기 제1 포토레지스트층(130a)의 표면 모폴로지를 변화시키어 랜덤 요철 구조(132)를 제2 포토레지스트층(130b)에 형성하고 상기 주기적인 포토레지스트 패턴(131)을 식각 마스크로 플라즈마 식각 공정에 의하여 주기적인 광추출 패턴(121)을 구비한 제1 광추출층(120a)을 제공하는 단계;
상기 제2 포토레지스트층(130b)의 상기 랜덤 요철 구조(132)를 마스크로 사용하여 상기 제1 광추출층(120a)을 과식각(over-etch)하여 랜덤 패턴(122)을 형성한 제2 광추출층(120b)을 제공하는 단계; 및
상기 제2 포토레지스트층(130b)을 제거하고 제2 광추출층(120b) 상에 평탄층(140)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터 제조 방법.A photoresist pattern 130 is sequentially formed on the substrate 110 and a photoresist pattern 130 is formed on the photoresist pattern 130. The photoresist pattern 130 is patterned to form a periodic photoresist pattern 131, Forming a first photoresist layer 130a including a first photoresist layer 130a;
A random etched structure 132 is formed on the second photoresist layer 130b by changing the surface morphology of the first photoresist layer 130a using a plasma etching process and the periodic photoresist pattern 131 is etched Providing a first light extraction layer (120a) having a periodic light extraction pattern (121) by a plasma etching process with a mask;
A random pattern 122 is formed by overetching the first light extracting layer 120a using the random concave-convex structure 132 of the second photoresist layer 130b as a mask, Providing a light extraction layer (120b); And
Removing the second photoresist layer (130b) and forming a planar layer (140) on the second light extraction layer (120b). 제1 항에 있어서,
상기 포토레지스트 막은 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA) 기반 폴리머인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the photoresist film is a polymer based on polymethylmethacrylate (PMMA). 제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 식각 공정은 불소 , 염소, 및 브롬 중에서 적어도 하나의 원소를 포함하는 가스를 이용하는 유도 결합 플라즈마를 사용하는 특징으로 하는 칼라 필터 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the plasma etching process uses an inductively coupled plasma using a gas containing at least one element selected from among fluorine, chlorine, and bromine. 제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 식각 공정시 상기 제1 포토레지스트층(130a)은 외부로부터 공급된 자외선에 노출되는 것을 특징으로 칼라 필터 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first photoresist layer (130a) is exposed to ultraviolet rays supplied from the outside during the plasma etching process. 제1 항에 있어서,
상기 광추출층은 금속 박막 또는 유전체 박막이고,
상기 평탄층은 상기 광추출층과 다른 굴절율을 가지는 유전체인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 제조 방법.The method according to claim 1,
The light extracting layer is a metal thin film or a dielectric thin film,
Wherein the flat layer is a dielectric having a refractive index different from that of the light extracting layer. 제1 항에 있어서,
상기 광추출층은 실리콘 산화막이고,
상기 평탄층은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the light extracting layer is a silicon oxide film,
Wherein the flat layer is a silicon nitride film. 제1 항에 있어서,
상기 광추출층은 금속 박막이고,
상기 평탄층은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the light extracting layer is a metal thin film,
Wherein the flat layer is a silicon oxide film or a silicon nitride film. 기판;
상기 기판 상에 배치된 주기적인 광추출 패턴 및 랜덤 패턴을 구비한 광추출층; 및
상기 광추출층 상에 배치된 평탄층을 포함하고,
상기 주기적인 광추출 패턴은 주기적으로 배열된 제1 홀들을 포함하고,
상기 제1 홀들의 주기는 200 nm 내지 700 nm이고,
상기 랜덤 패턴은 상기 제1 홀들의 직경보다 작은 제2 홀들을 포함하고,
상기 제2 홀들은 랜덤하게 배치된 것을 특징으로 하는 칼라 필터.Board;
A light extraction layer having a periodic light extraction pattern and a random pattern disposed on the substrate; And
And a planarizing layer disposed on the light extracting layer,
Wherein the periodic light extraction pattern comprises first holes periodically arranged,
The period of the first holes is 200 nm to 700 nm,
Wherein the random pattern comprises second holes smaller than the diameters of the first holes,
And the second holes are randomly arranged. 제8항에 있어서,
상기 제2 홀들은 상기 광추출층을 관통하지 않는 것을 특징으로 하는 칼라 필터.9. The method of claim 8,
And the second holes do not pass through the light extraction layer. 식각저지층을 구비한 기판;
주기적인 광추출 패턴 및 랜덤 패턴을 구비하고 상기 식각저지층 상에 배치된 광 추출층;
상기 광 추출층 상에 배치된 평탄층; 및
상기 평탄층 상에 배치되는 유기 발광 소자를 포함하고,
상기 주기적인 광추출 패턴은 주기적으로 배열된 제1 홀들을 포함하고,
상기 제1 홀들의 주기는 200 nm 내지 700 nm이고,
상기 랜덤 패턴은 상기 제1 홀들의 직경보다 작은 제2 홀들을 포함하고,
상기 제2 홀들은 랜덤하게 배치된 것을 특징으로 하는 유기 발광다이오드 디스플레이.A substrate having an etch stop layer;
A light extraction layer having a periodic light extraction pattern and a random pattern and disposed on the etch stop layer;
A planarizing layer disposed on the light extracting layer; And
And an organic light emitting element disposed on the flat layer,
Wherein the periodic light extraction pattern comprises first holes periodically arranged,
The period of the first holes is 200 nm to 700 nm,
Wherein the random pattern comprises second holes smaller than the diameters of the first holes,
And the second holes are randomly arranged. 제 10 항에 있어서,
상기 광 추출층의 두께는 200 nm 내지 400 nm 인 것을 특징으로 하는 유기 발광다이오드 디스플레이.11. The method of claim 10,
Wherein the thickness of the light extracting layer is 200 nm to 400 nm. 제 10 항에 있어서,
상기 제2 홀들의 지름은 50nm 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광다이오드 디스플레이.11. The method of claim 10,
And the diameter of the second holes is 50 nm to 100 nm. 제 10 항에 있어서,
상기 제1 홀들의 직경(Diameter)은 100 nm 내지 300 nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광다이오드 디스플레이.11. The method of claim 10,
Wherein the diameter of the first holes is 100 nm to 300 nm. 제10 항에 있어서,
상기 광추출층은 실리콘 산화막이고,
상기 평탄층은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 유기 발광다이오드 디스플레이.11. The method of claim 10,
Wherein the light extracting layer is a silicon oxide film,
Wherein the flat layer is a silicon nitride layer. 제10 항에 있어서,상기 광추출층은 금속 박막이고,
상기 평탄층은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 유기 발광다이오드 디스플레이.The method of claim 10, wherein the light extracting layer is a metal thin film,
Wherein the flat layer is a silicon oxide layer or a silicon nitride layer.
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WO2022001531A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 京东方科技集团股份有限公司 Method for patterning light emitting layer, and method for manufacturing light emitting diode device

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