KR101649700B1

KR101649700B1 - Method of fabricating master mold and method of fabricating surface plasmon color filter using the same

Info

Publication number: KR101649700B1
Application number: KR1020090132027A
Authority: KR
Inventors: 윤민성; 이남석
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2016-08-19
Also published as: KR20110075547A

Abstract

본 발명의 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬(surface plasmon) 컬러필터의 제조방법은 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하는 표면 플라즈몬 컬러필터를 제조하는데 있어, 자기조립 단분자 막(self assembled monolayer)을 이용하여 나노구 콜로이드 단층을 형성한 후 에칭을 통해 주기적인 원기둥 패턴을 가진 나노 임프린트용 마스터 몰드를 만들어 이용하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 대면적화가 가능하면서 공정을 단순화시키는 것과 동시에 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.A master mold manufacturing method for large area patterning of the present invention and a manufacturing method of a surface plasmon color filter using the same are a surface plasmon color filter which selectively transmits light of a specific wavelength using a surface plasmon phenomenon, , A nano-spherical colloid monolayer is formed using a self assembled monolayer, and then a master mold for a nanoimprint having a periodic cylindrical pattern is formed through etching. According to this, it is possible to simplify the process while reducing the manufacturing cost while enabling a large area.

특히, 상기 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법은 대면적에 적용 가능한 2차원 상의 주기적인 나노 패턴을 임프린트 방법을 이용하여 제작하는 것을 특징으로 한다.Particularly, the master mold manufacturing method for large area patterning and the manufacturing method of the surface plasmon color filter using the method are characterized in that a two-dimensional periodic nanopattern applicable to a large area is manufactured using an imprint method.

마스터 몰드, 표면 플라즈몬 컬러필터, 자기조립 단분자 막, 나노구 Master mold, surface plasmon color filter, self-assembled monolayer, nano spheres

Description

대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법{METHOD OF FABRICATING MASTER MOLD AND METHOD OF FABRICATING SURFACE PLASMON COLOR FILTER USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a master mold manufacturing method for large area patterning, and a manufacturing method of a surface plasmon color filter using the same.

본 발명은 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 파장의 빛만을 선택 투과시키는 투과막 패턴을 갖는 3차원 패턴 구조의 컬러필터를 제조하기 위한 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a master mold for large area patterning and a method of manufacturing a surface plasmon color filter using the same. More specifically, the present invention relates to a color filter having a three- And a method of manufacturing a surface plasmon color filter using the master mold.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Particularly, among such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD) is an apparatus for displaying an image using the optical anisotropy of a liquid crystal, and is excellent in resolution, color display and picture quality and is actively applied to a notebook or a desktop monitor have.

상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display comprises a color filter substrate, an array substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.

상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a plurality of mask processes (i.e., a photolithography process), a method of reducing the number of masks in terms of productivity is required.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of a typical liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the figure, the liquid crystal display comprises a color filter substrate 5, an array substrate 10, and a liquid crystal layer (not shown) formed between the color filter substrate 5 and the array substrate 10 30).

상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.The color filter substrate 5 includes a color filter C composed of a plurality of sub-color filters 7 implementing colors of red (R), green (G) and blue (B) A black matrix 6 for separating the sub-color filters 7 from each other and shielding light transmitted through the liquid crystal layer 30 and a transparent common electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer 30 8).

또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 다수개의 화소영역(P)을 정의하는 다수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.The array substrate 10 includes a plurality of gate lines 16 and data lines 17 arranged vertically and horizontally to define a plurality of pixel regions P and a plurality of gate lines 16 and data lines 17, A thin film transistor (TFT) T which is a switching device formed in the intersection region and a pixel electrode 18 formed on the pixel region P.

이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The color filter substrate 5 and the array substrate 10 constituted as described above are adhered to each other so as to oppose each other by a sealant (not shown) formed on the periphery of the image display area to constitute a liquid crystal display panel, 5 and the array substrate 10 are bonded together through a cemented key (not shown) formed on the color filter substrate 5 or the array substrate 10.

이때, 합착시 정렬(align) 오차에 의한 빛샘불량을 방지하기 위해 블랙매트릭스의 선폭을 넓게 함으로써 정렬 마진(margin)을 확보하게 되는데, 그에 따라 패널의 개구율이 감소하게 된다.At this time, in order to prevent the defects of the light leakage due to the alignment error during the cementation, an alignment margin is secured by enlarging the line width of the black matrix, thereby decreasing the aperture ratio of the panel.

상기 액정표시장치에 사용되는 기존의 컬러필터는 염료 또는 안료를 이용하여 불필요한 색의 광은 흡수하여 소멸시키고 구현하고자 하는 색의 광만 투과시켜 컬러를 구현함에 따라 하나의 서브-화소를 기준으로 입사된 백색광에서 RGB 삼원색 중 한가지색만 투과시킴으로써 투과율이 30%이상 되기 어렵다. 이러한 이유로 패널의 투과효율이 매우 낮아 백라이트에 의한 전력 소비가 증가하게 된다.Conventional color filters used in the liquid crystal display device absorb color and light of unnecessary colors by using dyes or pigments, and transmit only light of colors to be realized, thereby realizing colors. Therefore, By transmitting only one of the RGB three primary colors in white light, the transmittance is not more than 30%. For this reason, the transmission efficiency of the panel is so low that the power consumption by the backlight is increased.

도 2는 일반적인 안료분산법을 이용한 컬러필터를 사용할 경우의 패널의 투과효율을 개략적으로 나타내는 예시도이다.Fig. 2 is an exemplary diagram schematically showing the transmission efficiency of a panel when a color filter using a general pigment dispersion method is used.

도면을 참조하면, 백라이트로부터 입사된 광은 편광판, TFT 어레이, 액정 및 컬러필터를 거치면서 광량이 줄어들게 됨에 따라 투과효율이 5%미만으로 감소하게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the light incident from the backlight is reduced in light amount through the polarizer, the TFT array, the liquid crystal, and the color filter, and the transmission efficiency is reduced to less than 5%.

이때, 상기 편광판, TFT 어레이 및 컬러필터는 각각 투과율이 40%, 45 ~ 55% 및 25%정도인 경우를 예를 들고 있다.At this time, the polarizing plate, the TFT array, and the color filter each have a transmittance of 40%, 45% to 55%, and 25%, respectively.

또한, 기존의 컬러필터는 각 원색별로 컬러 레지스트 도포, 노광, 현상 및 경화공정을 반복, 진행하여야 하기 때문에 공정이 복잡하다는 단점이 있다.In addition, the conventional color filter has a disadvantage in that the process is complicated because the color resist coating, exposure, developing and curing processes must be repeated for each primary color.

한편, 현재 높은 집적도를 갖는 나노 패터닝 기술로는 광 또는 입자 빔을 이용하는 포토리소그래피(photolithography), 전자빔 리소그래피(electron beam lithography) 및 X-선 리소그래피(X-ray lithography) 등이 있다. 이러한 리소그래피공정은 빛의 조사 여부에 따라 감응하는 화학 물질인 포토레지스트를 이용하고 식각(etching) 기술을 동반하여 패턴을 형성하게 된다.Meanwhile, nano patterning techniques having high integration density include photolithography, electron beam lithography, and X-ray lithography using light or particle beams. Such a lithography process uses a photoresist, which is a chemical substance sensitive to the irradiation of light, and forms a pattern accompanied by an etching technique.

그런데, 종래의 리소그래피 기술들은 장치나 공정에서 기술 비용이 크고, 복잡한 공정을 포함하므로 시간 소모가 크다. 또한, UV 파장대에서 포토레지스트로 이용되는 고분자 소재 및 장비 개발은 한계에 도달하고 있으며, 특히 전자빔 리소그래피는 공정시간이 오래 걸리는 순차적인 쓰기 방법을 사용하는 고가의 공정 기술이다.However, the conventional lithography techniques have a high technology cost in the device or process, and involve a complicated process, which is time consuming. In addition, the development of polymer materials and equipment used as photoresist in the UV wavelength range has reached its limit, and in particular, electron beam lithography is an expensive process technology using a sequential writing method which takes a long processing time.

이에 반하여 빛이나 큰 에너지의 입자를 사용하지 않는 유연한 고분자 스탬프에 유기물을 묻혀 반복적으로 패턴이나 구조물을 제조하는 나노 임프린트 (nano-imprint) 기술이 개발되고 있다. 이러한 나노 임프린트의 핵심은 우선 나노 스케일의 구조를 갖는 스탬프를 전자빔 리소그래피 방법으로 제작하고, 이 스탬프를 고분자 박막에 인쇄하여 나노 스케일의 구조를 전사한 후, 이를 반복적으로 사용함으로써 전자빔 리소그래피의 생산성 문제를 극복하고 하는 것이다. 나아가 작은 면적의 스탬프를 제작하여 웨이퍼의 일부분에 임프린트 공정을 수행한 후, 동일한 스탬프 의 위치를 이동시켜서 반복 작업을 수행하는 스텝 반복(step-and-repeat) 방식의 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In contrast, a nano-imprint technique is being developed that repeatedly forms patterns or structures by applying organic materials to flexible polymer stamps that do not use light or large energy particles. The core of such a nanoimprint is that first, a stamp having a nanoscale structure is manufactured by an electron beam lithography method, and the stamp is printed on a polymer thin film to transfer a nanoscale structure, and then repeatedly using the stamp to solve the productivity problem of electron beam lithography It is to overcome. Furthermore, studies on a step-and-repeat method of performing a repetitive operation by moving a position of the same stamp after a stamp of a small area are performed and a part of the wafer is subjected to an imprint process are actively conducted have.

그런데, 상기 스탬프의 크기는 한번에 인쇄할 수 있는 패턴 면적을 결정하기 때문에 나노 임프린트의 생산성을 결정하는 중요한 요소이다. 또한, 고밀도의 나노 패턴을 갖는 큰 면적의 스탬프를 전자빔 리소그래피로 제작하는 것은 고비용이 발생되는 문제가 있다. 따라서, 스텝 반복 임프린트 방식은 주어진 기판 크기의 스탬프를 이용하여 순차적으로 반복 인쇄하는 방법이기 때문에 한번에 전 면적을 인쇄하는 종래의 방식에 비해 시간당 생산량이 떨어지는 문제를 가진다. 즉, 현재의 기술로 제작 가능한 주형 스탬프나 마스터 몰드의 크기는 최대 10인치 이하로 대면적화에 한계를 가지고 있으며, 마스터 몰드는 종래의 전자빔 리소그래피 방법을 사용하여 패턴을 형성하기 때문에 마스터 몰드의 제작비용이 고가이다. 또한, 순차적인 반복 인쇄 방식을 채용하기 때문에 패턴 면적이 커질수록 시간당 생산량이 떨어지는 문제를 가진다.However, the size of the stamp is an important factor that determines the productivity of the nanoimprint because it determines the pattern area to be printed at one time. In addition, manufacturing a stamp having a large area having a high-density nano pattern by electron beam lithography has a problem in that a high cost is incurred. Therefore, since the step repetitive imprinting method is a method of sequentially repetitively printing using a stamp of a given substrate size, there is a problem that the yield per hour is lower than that of the conventional method of printing the entire area at one time. That is, the size of the mold stamp or the master mold which can be manufactured by the present technology is limited to a maximum of 10 inches or less, and since the master mold forms a pattern by using the conventional electron beam lithography method, This is expensive. Further, since the sequential repetitive printing method is employed, there is a problem that the production amount per hour decreases as the pattern area becomes larger.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존의 염료 또는 안료를 이용하지 않고, 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 투과효율이 향상된 컬러필터를 형성함으로써 개구율 및 패널의 투과율을 향상시킨 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a surface plasmon color filter in which the aperture ratio and the transmittance of a panel are improved by forming a color filter having improved transmission efficiency using surface plasmon phenomenon without using a conventional dye or pigment And a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 투과막 패턴의 홀 배열을 변경함으로써 개구율을 개선시킨 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a surface plasmon color filter in which the aperture ratio is improved by changing the hole arrangement of the transmissive film pattern.

본 발명의 다른 목적은 공정 단순화 및 제조비용 저감 효과를 갖는 대면적화가 가능한 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a master mold manufacturing method and a method of manufacturing a surface plasmon color filter using the master mold for large area patterning which can simplify the process and reduce manufacturing cost.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법은 소정의 패턴이 형성된 임프린트용 스탬프를 사용하여, 자기조립 단분자 막을 피식각층 위의 표면 플라즈몬 컬러필터의 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하는 각각의 영역에 인쇄하는 단계, 상기 자기조립 단분자 막이 인쇄된 각각의 영역에 다수의 노즐을 이용하여 분산제와 상기 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기를 가진 나노구로 구성된 분산액을 도포하는 단계, 상기 나노구를 에칭하여 소정의 크기를 갖는 나노구 패턴을 형성하는 단계 및 기판 표면이 노출될 때까지 상기 자기조립 단분자막과 상기 피식각층을 선택적으로 에칭하여 주형 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above object, a master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention is a method of manufacturing a master mold using a stamp for imprint on which a predetermined pattern is formed, And a blue sub-color filter, printing the self-assembled monolayer on each area printed with a plurality of nozzles to form a dispersant and the red, green and blue sub-color filters Forming a nano-spherical pattern having a predetermined size by etching the nano-spheres; forming a nano-spherical pattern having a predetermined size on the self-assembled monolayer and the seed layer until the substrate surface is exposed; To form a template pattern.

본 발명의 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법은 기판 위에 도전막을 증착하는 단계, 상기 도전막이 증착된 상기 기판 위에 레지스트를 증착하는 단계, 상기 제조된 마스터 몰드를 이용하여 상기 도전막과 상기 레지스트가 증착되어 있는 상기 기판 위를 직접 가압시켜 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계 및 상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기의 다수개의 홀들로 이루어진 투과막 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.A method of manufacturing a surface plasmon color filter according to the present invention includes depositing a conductive film on a substrate, depositing a resist on the substrate on which the conductive film is deposited, depositing the conductive film and the resist using the prepared master mold Forming a predetermined resist pattern by pressing directly on the substrate having the red, green, and blue sub-color filters, and selectively removing the conductive film using the resist pattern as a mask to form a plurality of And a step of forming a transparent film pattern composed of holes.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법은 기 존의 염료 또는 안료를 이용하지 않고, 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 구조가 간단한 컬러필터를 형성함으로써 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 제조원가를 낮출 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the manufacturing method of the surface plasmon color filter according to the present invention can simplify the manufacturing process by forming a simple color filter using the surface plasmon phenomenon without using the existing dye or pigment, The manufacturing cost can be lowered.

본 발명에 따른 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법은 상기 투과막 패턴의 홀 주위에 6개의 최인접 홀이 위치하도록 삼각형 격자 구조를 채택함으로써 개구율을 15%이상 개선할 수 있게 되며, 그 결과 우수한 단색성 및 투과율을 제공하는 풀(full) 컬러필터의 구현이 가능하다. 또한, 동일한 금속막에서 투과막 패턴의 격자 주기를 변경시킴으로써 투과광의 중심 피크 파장을 조절할 수 있기 때문에 컬러필터의 색 제어가 용이한 이점이 있다.In the method of manufacturing a surface plasmon color filter according to the present invention, the aperture ratio can be improved by 15% or more by adopting a triangular lattice structure so that the six closest holes are located around the hole of the transmissive film pattern, And a full color filter providing transmittance. In addition, since the center peak wavelength of the transmitted light can be adjusted by changing the lattice period of the transmission film pattern in the same metal film, color control of the color filter can be easily controlled.

본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법은 자기조립 단분자 막을 이용하여 나노구 콜로이드 단층을 형성한 후 에칭을 통해 주기적인 원기둥 패턴을 가진 나노 임프린트용 마스터 몰드를 만들어 표면 플라즈몬 컬러필터의 제작에 이용함으로써 대면적화가 가능하면서 공정을 단순화시키는 것과 동시에 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.A master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention and a manufacturing method of a surface plasmon color filter using the same are characterized in that a nano-spherical colloid monolayer is formed using a self-assembling monolayer and then a nano imprint A master mold for a surface plasmon resonator is fabricated to produce a surface plasmon color filter, thereby making it possible to simplify the process while reducing the manufacturing cost.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a master mold manufacturing method and a method of manufacturing a surface plasmon color filter using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

기존의 어레이 기판의 개구율 개선을 통한 투과율 향상은 물리적 한계에 직 면하고 있으며, 이에 따라 개구율 개선보다는 컬러필터의 제거를 통한 투과율 향상으로 패러다임(paradigm)의 이동이 필요하다.The improvement of the transmissivity through the improvement of the aperture ratio of the existing array substrate is faced with the physical limitation. Therefore, it is necessary to shift the paradigm by improving the transmissivity by removing the color filter rather than improving the aperture ratio.

이를 위해 소정의 금속막에 특정 파장의 빛만이 선택적으로 투과되도록 투과막 패턴을 형성하여 빛을 필터링(filter)하는 방식이 제안되고 있으며, 이와 같은 표면 플라즈몬 현상을 이용한 컬러필터를 형성하여 적, 녹 및 청색의 빛을 투과시키는 컬러필터를 구현하고자 한다.For this purpose, a method of filtering light by forming a transparent film pattern so that only a specific wavelength of light is selectively transmitted through a predetermined metal film is proposed. A color filter using the surface plasmon phenomenon is formed, And a color filter transmitting blue light.

도 3a 및 도 3b는 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 제작한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도이다.3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing a structure of a color filter according to a first embodiment of the present invention manufactured using a surface plasmon phenomenon.

도면을 참조하면, 소정의 금속막(152) 내에 일정한 주기(a)를 갖는 파장이하(sub-wavelength)의 다수개의 홀들로 이루어진 투과막 패턴(153)을 형성하게 되면, 가시광선에서 근적외선 대역을 가진 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링(coupling)되면서 특정 파장의 빛만이 투과되고 나머지 파장은 모두 반사됨으로써 적, 녹 및 청색을 얻을 수 있게 된다.Referring to FIG. 1, when a transmissive film pattern 153 having a plurality of sub-wavelength holes having a predetermined period (a) is formed in a predetermined metal film 152, a near infrared ray band As the incident electric field of the incident light and the plasmon are coupled, only light of a specific wavelength is transmitted, and all of the remaining wavelengths are reflected, thereby obtaining red, green and blue.

예를 들어, 은 필름(silver film)에 일정한 주기(a)를 갖는 파장이하의 홀 패턴을 형성하게 되면 홀의 직경(d)과 주기(a)에 따라 선택된 적, 녹 및 청색의 특정 파장의 빛만이 투과됨으로써 RGB 색을 구현할 수 있게 되며, 빛의 투과는 홀 주변의 빛을 끌어들임에 따라 홀 면적보다 많은 양의 빛이 투과될 수 있게 된다.For example, when a hole pattern of a wavelength shorter than a predetermined period (a) is formed in a silver film, only light of a specific wavelength of red, green, and blue selected according to the diameter (d) So that the RGB color can be realized and the light transmission can transmit a larger amount of light than the hole area as the light around the hole is drawn.

참고로, 상기 플라즈몬이란 입사된 빛의 전기장에 의해 금속막 표면에 유도된 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말하는 것으로, 표면 플라즈몬은 플라즈몬이 금속막 표면에 국부적으로 존재하는 것을 말하며, 금속막과 유전체의 경계면을 따라 진행하는 전자기파에 해당한다.For reference, the plasmon refers to a pseudoparticle in which free electrons induced in the surface of a metal film are collectively vibrated by an electric field of incident light. The surface plasmon refers to a plasmon locally present on the surface of a metal film, And the electromagnetic wave propagating along the interface between the dielectric and the dielectric.

또한, 표면 플라즈몬 현상이란 나노 수준의 주기적인 홀 패턴을 갖는 금속막 표면에 빛이 입사할 경우 특정 파장의 빛과 금속막 표면의 자유전자가 공명을 일으켜 특정 파장의 빛을 형성하는 현상을 말하며, 입사된 빛에 의해 표면 플라즈몬을 형성할 수 있는 특정 파장의 빛만이 홀을 투과할 수 있으며 나머지 빛은 모두 금속막 표면에 의해 반사가 이루어진다.The surface plasmon phenomenon refers to a phenomenon in which light of a specific wavelength and free electrons on a metal film resonate to form light of a specific wavelength when light is incident on a metal film surface having a periodic hole pattern at a nano level, Only light of a specific wavelength capable of forming a surface plasmon by the incident light can pass through the hole, and all the remaining light is reflected by the metal film surface.

일반적으로 두꺼운 금속막은 입사광에 대해 비투과 성질을 가지며, 금속막에 형성된 홀의 크기, 즉 직경이 입사광 파장보다 매우 작으면 투과광의 세기는 현저히 작게 된다. 그러나, 파장이하의 작은 홀이라도 금속막에 주기적으로 배열되면 표면 플라즈몬의 여기로 인해 광의 투과도가 크게 증폭되게 된다. 일반적으로 빛 또는 광자는 그 분산 곡선이 표면 플라즈몬의 분산 곡선과 교차되지 않는다. 따라서 광자를 표면 플라즈몬으로 직접 결합시키기 위해 일정한 주기를 가진 홀 패턴의 격자 구조를 금속막 표면에 형성하여 운동량 보존을 만족시킴으로써 표면 플라즈몬을 여기시키게 된다.In general, a thick metal film has a non-transmissive property with respect to incident light. If the size of holes formed in the metal film, that is, the diameter is much smaller than the wavelength of incident light, the intensity of transmitted light is remarkably small. However, even if a small hole having a wavelength or less is periodically arranged in the metal film, the transmittance of light is greatly amplified due to the excitation of the surface plasmon. In general, the light or photon does not have its dispersion curve intersecting the dispersion curve of the surface plasmon. Therefore, in order to directly couple the photons to the surface plasmons, a lattice structure of a hole pattern with a certain period is formed on the surface of the metal film to excite the surface plasmons by satisfying the momentum conservation.

이와 같은 특성을 이용하여 투과막 패턴, 구체적으로 홀의 주기와 크기, 그리고 금속막의 두께 등을 조절함으로써 원하는 파장의 빛을 투과시키는 것이 가능하게 되는데, 주기가 a인 홀들에 의한 정사각형 배열 구조를 가진 금속막이 있을 때, 여기에 수직 입사하는 광에 의한 투과광의 중심 피크 파장, 즉 표면 플라즈몬 공명 파장은 다음의 수학식 1로부터 주어진다.By using such characteristics, it becomes possible to transmit light of a desired wavelength by controlling the transmissive film pattern, specifically, the period and size of holes and the thickness of the metal film. In this case, a metal having a square arrangement structure When there is a film, the center peak wavelength of the transmitted light due to the light incident perpendicularly thereto, that is, the surface plasmon resonance wavelength, is given by the following equation (1).

수학식 1

Equation 1

여기서,

은 금속의 유전 상수이고,

는 금속에 인접한 유전체 물질의 유전 상수이다. 즉, 투과막 패턴의 주기를 바꾸어 주거나 유전체 물질을 변화시킴으로써 표면 플라즈몬 현상에 의해 투과되는 피크 파장을 조절할 수 있다.here,

Is the dielectric constant of the metal,

Is the dielectric constant of the dielectric material adjacent to the metal. That is, it is possible to control the peak wavelength transmitted by the surface plasmon phenomenon by changing the period of the transmissive film pattern or changing the dielectric material.

이때, 상기 투과막 패턴의 홀은 단순한 원형뿐만 아니라 필요에 따라 타원, 사각형, 삼각형, 슬릿 등 다양한 형태로 변경할 수 있으며, 원형의 경우 크기, 즉 지름은 50nm ~ 10㎛이고 주기는 50 ~ 500nm범위를 가질 수 있다.In this case, the hole of the transmissive film pattern can be changed into various shapes such as an ellipse, a quadrangle, a triangle, a slit and the like as well as a simple circular shape. In the case of a circular shape, the hole has a diameter ranging from 50 nm to 10 μm, Lt; / RTI >

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사각형 격자 구조의 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 각각 원형의 홀 및 사각형의 홀로 이루어진 투과막 패턴을 가진 컬러필터의 일부를 개략적으로 나타내고 있다.4A and 4B are plan views schematically showing a color filter having a rectangular lattice structure according to the first embodiment of the present invention, schematically showing a part of a color filter having a transmissive film pattern composed of circular holes and rectangular holes, respectively have.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터(150a, 150b)는 금속막(152a, 152b)에 행과 열 방향으로 일정한 주기를 가진 파장이하의 다수개의 홀로 이루어진 투과막 패턴(153a, 153b)이 형성되어 특정 파장의 빛만을 선택 투과시킴에 따라 원하는 컬러를 구현하게 된다.As shown in the figure, the color filters 150a and 150b according to the first embodiment of the present invention are formed by sequentially forming a plurality of color filters 150a and 150b on a metal film 152a and 152b, Patterns 153a and 153b are formed to selectively transmit light of a specific wavelength, thereby realizing a desired color.

이때, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터(150a, 150b)는 홀의 주기적인 배열이 사각형 격자 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.Here, the color filters 150a and 150b according to the first embodiment of the present invention are characterized in that the periodic arrangement of the holes is a square lattice.

여기서, 상기 홀 내로 투과되는 광의 중심 피크 파장은 주기 a에 비례한다. 또한, 투과광의 세기는 가장 인접한 홀의 수 또는 홀의 밀도에 비례하게 된다. 따라서, 투과광의 색순도 및 투과율을 향상시키기 위해서는 가장 인접한 홀의 밀도를 증가시키면 된다.Here, the center peak wavelength of the light transmitted into the hole is proportional to the period a. Also, the intensity of the transmitted light is proportional to the number of the closest holes or the density of holes. Therefore, in order to improve the color purity and transmittance of the transmitted light, the density of the nearest holes may be increased.

구체적으로, 상기 사각형 격자 구조에서 중심 홀로부터 주기 a만큼 떨어진 최인접 홀의 개수는 4개이며, 이들은 중심 홀에 대해 수평 및 수직 방향을 따라 배열되어 있다. 그리고, 상기 중심 홀로부터 2번째로 가장 가까운 홀의 거리는 격자 주기의 1.414배가되며, 이들의 위치는 중심 홀에 대해 대각선 방향에 배열되어 있다.Specifically, in the rectangular lattice structure, the number of the closest holes spaced from the center hole by a period a is four, and they are arranged along the horizontal and vertical directions with respect to the center hole. The distance of the hole closest to the center hole is 1.414 times the lattice period, and the positions thereof are arranged diagonally with respect to the center hole.

기하학적으로 상기 사각형 격자 형태는 가장 인접한 홀의 밀도가 삼각형 격자 형태보다 크지 않다. 예를 들어, 반지름 r의 원형의 홀로 투과막 패턴(153a, 153b)을 형성할 때, 사각형 격자의 단위 셀(unit cell) 당 개구/비개구 면적 비는

인 반면에, 삼각형 격자의 단위 셀 당 개구/비개구 면적 비는

이다. 그러므로, 투과율 및 색재현성 측면에서 상기 사각형 격자 구조는 최적화 되어 있는 구조가 아님을 알 수 있다.Geometrically, the square grid shape is not larger than the triangular grid shape in density of the closest holes. For example, when circularly-formed

holographic film patterns

153a and 153b having a radius r are formed, the ratio of opening / non-opening area per unit cell of the rectangular lattice is

, Whereas the ratio of open / non-open area per unit cell of the triangular lattice is

to be. Therefore, it can be seen that the square lattice structure is not optimized in terms of transmittance and color reproducibility.

이와 같이 투과율과 색재현성을 향상시킬 수 있는 최적의 구조를 만들려면, 중심 홀로부터 가장 인접한 홀들의 밀도를 높여주는 구조를 선택해야만 하며, 이를 다음의 본 발명의 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.In order to obtain an optimum structure for improving the transmittance and the color reproducibility, a structure for increasing the density of the holes closest to the center hole should be selected and will be described in detail in the following second embodiment of the present invention .

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼각형 격자 구조의 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 각각 원형의 홀과 삼각형의 홀 및 사각형의 홀로 이루어진 투과막 패턴을 가진 컬러필터의 일부를 개략적으로 나타내고 있다.FIGS. 5A to 5C are plan views schematically showing a color filter of a triangular lattice structure according to a second embodiment of the present invention, in which a part of a color filter having a transparent film pattern composed of circular holes, triangular holes and rectangular holes, As shown in FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필 터(250a~250c)는 금속막(252a~252c)에 행과 열 방향으로 일정한 주기를 가진 파장이하의 다수개의 홀로 이루어진 투과막 패턴(253a~253c)이 형성되어 특정 파장의 빛만을 선택 투과시킴에 따라 원하는 컬러를 구현하게 된다.As shown in the figure, the color filters 250a to 250c according to the second embodiment of the present invention include a plurality of color filters 252a to 252c, which are formed of a plurality of holes having a predetermined period in the row and column directions Film patterns 253a to 253c are formed so that only the light of a specific wavelength is selectively transmitted, thereby realizing a desired color.

이때, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터(250a~250c)는 홀의 주기적인 배열이 삼각형 격자 형태를 이루는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터(250a~250c)는 상기 투과막 패턴(253a~253c)의 홀 주위에 6개의 최인접 홀이 위치하는 삼각형 격자 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.In this case, the color filters 250a to 250c according to the second embodiment of the present invention are characterized in that the periodic arrangement of the holes is in the form of a triangular lattice. That is, the color filters 250a to 250c according to the second embodiment of the present invention have a triangular lattice structure in which six nearest holes are located around the holes of the transmissive film patterns 253a to 253c .

여기서, 중심 홀로부터 최인접 거리는 격자의 주기와 동일하며, 그 다음 인접한 거리는 주기의 1.732배이다.Here, the closest distance from the center hole is equal to the period of the grating, and the next adjacent distance is 1.732 times the period.

전술한 바와 같이 투과막 패턴(253a~253c)을 구성하는 홀의 횡단면 모양은 원형, 삼각형, 사각형, 타원 및 종횡 비가 1이상인 슬릿 중에서 어느 하나가 될 수 있다. 이때, 상기 종횡 비는 주어진 도형이 형성하는 장축의 길이와 단축의 길이의 비로 정의된다.As described above, the shape of the cross section of the holes constituting the transmissive film patterns 253a to 253c may be any one of a circle, a triangle, a square, an ellipse, and a slit having an aspect ratio of 1 or more. In this case, the aspect ratio is defined as a ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis formed by the given figure.

또한, 상기 금속막(252a~252c)의 재료는 가시광선의 전 영역에서 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있는 알루미늄(Al)을 채용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속막(252a~252c)은 알루미늄 이외에 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 철(Fe), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 풀러린(fullerene), 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선 택되는 도전물질로 이루어질 수 있다.The material of the metal films 252a to 252c is preferably aluminum (Al) which can cause surface plasmon resonance in the entire region of the visible light. However, the present invention is not limited thereto. The metal films 252a to 252c may be formed of a metal such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), copper (Cu), nickel (Ni) A group consisting of zinc (Zn), iron (Fe), chromium (Cr), molybdenum (Mo), doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerene, conductive plastics and electrically conductive composites And a conductive material selected from the group consisting of a mixture of these materials.

또한, 상기 투과막 패턴(253a~253c)의 홀의 직경은 100nm ~ 300nm인 것이 바람직하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 홀의 직경은 50nm ~ 10㎛의 값을 가질 수 있으며, 상기 홀의 주기는 50 ~ 500nm의 값을 가질 수 있다.Further, it is preferable that the diameters of the holes of the transmissive film patterns 253a to 253c are 100 nm to 300 nm. However, the present invention is not limited to this, and the diameter of the hole may have a value of 50 nm to 10 탆, and the period of the hole may have a value of 50 to 500 nm.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도이다.6 is a plan view schematically showing a color filter using a surface plasmon according to a second embodiment of the present invention.

이때, 도면에는 설명의 편의를 위해 좌측으로부터 적, 녹 및 청색에 해당하는 서브-컬러필터로 구성되는 하나의 화소에 대한 컬러필터를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 삼원색 이상의 다원색을 구현하는 경우에도 적용할 수 있다.In this case, for convenience of description, the color filter for one pixel composed of sub-color filters corresponding to red, green and blue colors is shown as an example from the left, but the present invention is not limited thereto. The invention can be applied to the case of implementing multi-primary colors of three or more primary colors.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터(250)는 금속막(252)에 행과 열 방향으로 일정한 주기를 가진 파장이하의 다수개의 홀로 이루어진 투과막 패턴(253)이 형성되어 특정 파장의 빛만을 선택 투과시킴에 따라 원하는 컬러를 구현하게 된다.As shown in the figure, the color filter 250 according to the second embodiment of the present invention includes a transmissive film pattern 253 composed of a plurality of holes having a predetermined wavelength in a row and a column direction, So that only a specific wavelength of light is selectively transmitted to realize a desired color.

이때, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컬러필터(250)는 투과막 패턴(253)을 구성하는 홀의 주기적인 배열이 삼각형 격자 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.The color filter 250 according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the periodic arrangement of holes constituting the transmissive film pattern 253 is in the form of a triangular lattice.

전술한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에서 제시한 삼각형 격자 구조는 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사각형 격자 구조보다 최인접 홀의 수를 1.5배 증가시켜 주며, 홀의 형태가 원형인 경우에 개구/비개구의 면적 비율이 1.15배 크 기 때문에 개구율을 15%이상 개선시킬 수 있다. 그 결과 우수한 단색성 및 투과율을 제공하는 풀 컬러필터(250)의 구현이 가능하다. 또한, 동일한 금속막(252)에서 투과막 패턴(253)의 격자 주기를 변경시킴으로써 투과광의 중심 피크 파장을 조절할 수 있기 때문에 컬러필터(250)의 색 제어가 용이한 이점이 있다.As described above, the triangular lattice structure according to the second embodiment of the present invention increases the number of the closest holes by 1.5 times as compared with the square lattice structure according to the first embodiment of the present invention, Since the area ratio of the opening / non-opening is 1.15 times, the opening ratio can be improved by 15% or more. As a result, it is possible to realize a full color filter 250 that provides excellent monochromaticity and transmittance. In addition, since the center peak wavelength of the transmitted light can be adjusted by changing the lattice period of the transmissive film pattern 253 in the same metal film 252, color control of the color filter 250 is advantageously facilitated.

그리고, 상기 투과막 패턴(253)은 게이트라인과 데이터라인 및 박막 트랜지스터가 위치하는 영역을 제외한 화소영역 내에 형성되게 되며, 상기 투과막 패턴(253)을 구성하는 홀의 횡단면 모양은 도시된 원형 이외에 삼각형, 사각형, 타원 및 종횡 비가 1이상인 슬릿 중에서 어느 하나가 될 수 있다. 이때, 상기 종횡 비는 주어진 도형이 형성하는 장축의 길이와 단축의 길이의 비로 정의된다.In addition, the transmissive film pattern 253 is formed in the pixel region except for the region where the gate line, the data line, and the thin film transistor are located, and the cross-sectional shape of the holes constituting the transmissive film pattern 253 is a triangle , A square, an ellipse, and a slit having an aspect ratio of 1 or more. In this case, the aspect ratio is defined as a ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis formed by the given figure.

또한, 상기 금속막(252)의 재료는 가시광선의 전 영역에서 표면 플라즈몬 공명을 일으킬 수 있는 알루미늄을 채용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속막(252)은 알루미늄 이외에 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어질 수 있다.The material of the metal film 252 is preferably aluminum which can cause surface plasmon resonance in the entire region of the visible light. The metal film 252 may be formed of a metal such as gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductor, carbon nanotube, fullerene, Conductive plastic, electrically conductive composite material, and the like, or a mixture thereof.

상기의 구조로 형성된 컬러필터(250)에서 기판의 하부 쪽에서 광이 입사되면, 상기 투과막 패턴(253)의 격자 주기에 의해 결정되는 특정한 파장의 빛만이 상기 기판을 투과하게 된다. 즉, 상기 투과막 패턴(253)의 격자 주기가 a일 때, 투과되는 빛의 중심 피크 파장은

로 설계할 수 있다. 또한, 동일 금속 막(252)에서 상기 투과막 패턴(253)의 주기가 다른 다수개의 영역들로 분할시킬 수 있으며, 각 분할된 영역에서 각기 다른 파장의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다.When light is incident from the lower side of the substrate in the color filter 250 having the above structure, only light of a specific wavelength determined by the lattice period of the transmissive film pattern 253 is transmitted through the substrate. That is, when the grating period of the transmissive film pattern 253 is a, the center peak wavelength of transmitted light is

. Further, the transmissive film pattern 253 may be divided into a plurality of regions having different periods in the same metal film 252, and light of different wavelengths may be selectively transmitted through the divided regions.

이때, 예를 들어 금속막(252)으로 150nm 두께의 알루미늄을 사용하는 경우 650nm의 중심 피크 파장을 가지는 적색의 빛이 투과되기 위해서는 홀의 주기와 크기는 각각 394nm 및 197nm정도로 하고, 550nm의 중심 피크 파장을 가지는 녹색의 빛이 투과되기 위해서는 홀의 주기와 크기는 각각 333nm 및 167nm정도로 할 수 있으며, 450nm의 중심 피크 파장을 가지는 청색의 빛이 투과되기 위해서는 홀의 주기와 크기는 각각 272nm 및 136nm정도로 할 수 있다.For example, when aluminum having a thickness of 150 nm is used as the metal film 252, in order to transmit red light having a central peak wavelength of 650 nm, the period and the size of holes are set to about 394 nm and 197 nm, respectively, The period and the size of the holes can be set to about 333 nm and 167 nm, respectively. In order for the blue light having the center peak wavelength of 450 nm to pass through, the period and the size of the hole can be set to about 272 nm and 136 nm, respectively .

또한, 상기 투과막 패턴(253)의 홀의 직경은 100nm ~ 300nm인 것이 바람직하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 홀의 직경은 50nm ~ 10㎛의 값을 가질 수 있으며, 상기 홀의 주기는 50 ~ 500nm의 값을 가질 수 있다.The diameter of the hole of the transmissive film pattern 253 is preferably 100 nm to 300 nm. However, the present invention is not limited to this, and the diameter of the hole may have a value of 50 nm to 10 탆, and the period of the hole may have a value of 50 to 500 nm.

한편, 상기와 같은 나노미터 크기의 홀을 포함하는 표면 플라즈몬 컬러필터를 제조하기 위해서는 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법이 이용될 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Meanwhile, in order to manufacture a surface plasmon color filter including the nanometer-sized holes, a master mold manufacturing method for large-area patterning according to the present invention can be used, which will be described in detail with reference to the drawings.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.7A to 7H are sectional views sequentially showing a master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention.

또한, 도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법을 순차적으로 나타내는 평면도이다.8A to 8F are plan views sequentially showing a master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention.

도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 마스터 주형을 만들기 위해 투명 기판(205)에 피식각층(220)을 형성한다.As shown in FIGS. 7A and 8A, the etching layer 220 is formed on the transparent substrate 205 to form a master mold.

이때, 상기 피식각층(220)은 상기 투명 기판(205)과의 접착특성이 우수한 이종물질로 선택적 식각특성을 가진 폴리 실리콘 또는 크롬 박막을 이용할 수 있다.At this time, the etching layer 220 may be a polysilicon or chromium thin film having a selective etching characteristic, which is a different material having excellent adhesion property with respect to the transparent substrate 205.

이때, 상기 피식각층(220)의 두께는 향후 나노 임프린팅 공정에서 증착될 도전층의 두께와 일치하도록 하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the thickness of the etching layer 220 coincides with the thickness of the conductive layer to be deposited in a future nanoimprinting process.

이후, 도 7b와 도 7c 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 소정의 크기를 갖는 패턴이 형성된 임프린트용 스탬프(230)를 사용하여 상기 폴리 실리콘층(220) 또는 크롬 박막이 코팅된 투명 기판(205)과 나노미터 크기의 구형 고분자, 즉 나노구와의 부착력을 높이기 위해 화학적 기능성을 가진 자기조립 단분자 막(self assembled monolayer; SAM)(235)을 상기 투명 기판(205) 상부의 국부적인 영역에 인쇄한다.7B, 7C and 8B, the imprint stamp 230 having the predetermined size is used to form the polysilicon layer 220 or the chromium thin film-coated transparent substrate 205 (SAM) 235 having a chemical function is attached to a local area on the transparent substrate 205 in order to increase the adhesion with the nano spheres, that is, a nanometer-sized spherical polymer, do.

이때, 본 발명의 경우에는 상기 자기조립 단분자 막(235)이 인쇄된 국부적인 영역은 형성할 표면 플라즈몬 컬러필터의 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하는 형상을 가질 수 있다.In this case, in the present invention, the localized region on which the self-assembling monolayer 235 is printed may have a shape corresponding to the red, green and blue sub-color filters of the surface plasmon color filter to be formed.

그리고, 도 7d와 도 7e 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 자기조립 단분자 막(235)이 인쇄된 영역에 노즐을 이용하여 분산제(예: 2%의 Na-dodecylsulfate 용액)와 나노구(245)로 구성된 분산액(240)을 떨어뜨린다.7D and 7E and 8C, a dispersant (for example, a 2% Na-dodecylsulfate solution) and a nano-spheres (for example, 245 is dropped.

이때, 상기 나노구(245)는 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 폴리스티렌(polystyrene; PS) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종으로 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 나노구(245)는 상기 적, 녹 및 청색에 해당하는 각각의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기를 가진 나노구(245)를 이용하여 도포될 수 있다.The nano spheres 245 may be formed of one selected from the group consisting of Si, Au, Ag, Cu, and polystyrene. Although not shown in the drawing, the nano-spheres 245 may be applied using nano-spheres 245 having different sizes corresponding to the respective sub-color filters corresponding to the red, green, and blue colors .

또한, 상기 자기조립 단분자 막(235)이 인쇄된 영역이 다수개인 경우에는 상기 인쇄 영역들과 동일한 수의 노즐들을 적용하여 동시에 상기 분산액(240)을 떨어뜨리는 것이 바람직하다.When the self-assembling monolayer 235 has a plurality of printed regions, it is preferable to apply the same number of nozzles as the print regions to drop the dispersion 240 at the same time.

이후, 상기 투명 기판(205)을 스핀 코팅(spin coating)하여 균일한 2차원 상의 나노구 콜로이드 단층(colloidal monolayer)을 형성한다. 다만, 본 발명이 상기 스핀 코팅 방식에 한정되는 것은 아니며, 스핀리스 코팅(spinless coating) 및 압출-스핀 코팅(extrusion-spin coating) 중 어느 하나의 방법을 이용할 수 있으며, 균일하게 나노구를 분사시키는 노즐 분사 방식으로 상기 나노구 콜로이드 단층을 형성할 수도 있다.Thereafter, the transparent substrate 205 is spin-coated to form a uniform two-dimensional nanocolloidal colloidal monolayer. However, the present invention is not limited to the spin coating method, and any one of a spinless coating method and an extrusion-spin coating method may be used. In addition, And the nano-spherical colloid monolayer may be formed by a nozzle injection method.

이때, 상기 나노구 콜로이드 단층은 대류 및 모세관력이 작용하여 2차원 육방 밀집 결정(hexagonally closed-packed 2D colloidal crystal)을 이루게 된다.At this time, the nano-spherical colloid monolayer forms a hexagonally closed-packed 2D colloidal crystal by the action of convection and capillary action.

특히, 상기 나노구 콜로이드 단층은 상기 자기조립 단분자 막(235)이 인쇄된 국부적인 영역과 실질적으로 동일한 형상인 형성할 표면 플라즈몬 컬러필터의 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하는 형상을 가지게 된다.Particularly, the nano-spherical colloid monolayer has a shape corresponding to the red, green and blue sub-color filters of the surface plasmon color filter to be formed which is substantially the same shape as the local region in which the self-assembling monolayer 235 is printed .

이후, 국부적인 영역 이외에 잔류하는 물질들을 세정하여 제거하는 공정을 진행할 수 있다.Thereafter, the process of cleaning and removing the remaining substances other than the local area can be performed.

다음으로, 도 7f 및 도 8d에 도시된 바와 같이, 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching; RIE) 또는 산소 플라즈마 에칭을 통해 상기 나노구를 에칭하여 크기가 줄어든 나노구 패턴(245')을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 7F and 8D, the nano spheres are etched through reactive ion etching (RIE) or oxygen plasma etching to form nano spherical patterns 245 'having reduced sizes.

이때, 상기 나노구의 에칭이 필요한 이유는 표면 플라즈몬 컬러필터의 홀들 사이의 간격은 일정하게 유지되면서 홀 자체의 크기를 조절하기 위한 것이다.At this time, the reason why the nano spheres are etched is to adjust the size of the holes while maintaining a constant distance between the holes of the surface plasmon color filters.

이후, 도 7g 및 도 8e에 도시된 바와 같이, 이온 밀링(ion milling)과 같은 방법을 이용하여 하부 투명 기판(205)이 노출될 때까지 상기 피식각층(220)을 에칭하여 주형 패턴(220')을 형성한다.Thereafter, as shown in FIGS. 7G and 8E, the etching layer 220 is etched until the lower transparent substrate 205 is exposed using a method such as ion milling to form the template pattern 220 ' ).

이때, 나노구 패턴(245') 하부의 그림자 영역 내부와 외부 사이에 단차가 발생하게 되며, 에칭 깊이는 나노 임프린팅 과정에서 증착될 도전막의 두께와 일치시키는 것이 바람직하다.At this time, a step is generated between the inside and the outside of the shadow region under the nano-spherical pattern 245 ', and it is preferable that the etching depth coincides with the thickness of the conductive film to be deposited in the nanoimprinting process.

이후, 도 7h 및 도 8f에 도시된 바와 같이, 용매(solvent)를 사용하여 상기 나노구 패턴 및 잔류하는 자기조립 단분자 막을 완전히 제거하면, 결국 나노구 패턴들이 만든 그림자 영역이 원기둥 모양의 주기적인 주형 패턴(220')으로 투명 기판(205)에 나타나게 되며, 최종적으로 3차원적인 원기둥들이 삼각형 격자를 이루고 있는 마스터 몰드가 대면적으로 만들질 수 있게 된다.Then, as shown in FIGS. 7H and 8F, when the nanosug pattern and the remaining self-assembled monolayer film are completely removed using a solvent, the shadow region created by the nanosug pattern becomes cylindrical The mold pattern 220 'appears on the transparent substrate 205, and finally the master mold in which the three-dimensional cylinders form a triangular lattice can be made large.

한편, 상기의 마스터 몰드를 사용하여 소정의 패턴, 예를 들어 표면 플라즈몬의 컬러필터를 제조하는 경우 상기 마스터 몰드를 여러 번 사용함에 따라 상기 마스터 몰드의 주형 패턴에 변형이 일어날 수 있으며, 이를 방지하고자 상기 마스터 몰드를 복제한 복제 몰드를 제조하여 패터닝에 사용하게 되는데, 이를 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.On the other hand, when the master mold is used to produce a predetermined pattern, for example, a color filter of a surface plasmon, the mold pattern of the master mold may be deformed by using the master mold several times. A duplicate mold in which the master mold is duplicated is manufactured and used for patterning, which will be described in detail with reference to the following drawings.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따라 제작된 마스터 몰드를 이용하여 복제 몰드를 제작하는 방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.9A to 9C are sectional views sequentially showing a method of manufacturing a duplicate mold using a master mold manufactured according to the present invention.

도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기의 방법으로 제조된 대면적의 1차 마스터 몰드(205)를 이용하여 니켈 도금 등의 방법에 의해 2차 마스터 몰드(300)를 제조한다. 이때, 상기 2차 마스터 몰드(300)의 주형 패턴(320')은 상기 1차 마스터 몰드(205)의 주형 패턴(220')에 대해 상반되는 상을 가지게 된다.As shown in FIGS. 9A and 9B, the secondary master mold 300 is manufactured by nickel plating or the like using the large-area primary master mold 205 manufactured by the above-described method. At this time, the template pattern 320 'of the secondary master mold 300 has an opposite phase to the template pattern 220' of the primary master mold 205.

이후, 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 2차 마스터 몰드(300)를 이용하여 상기 1차 마스터 몰드와 동일한 상을 가지는 복제 몰드(400)를 제작한다.Then, as shown in FIG. 9C, a duplicate mold 400 having the same phase as the primary master mold is manufactured by using the secondary master mold 300.

즉, 상기 복제 몰드(400)의 주형 패턴(420')은 상기 1차 마스터 몰드의 주형 패턴과 실질적으로 동일한 형태의 상을 가지게 된다.That is, the mold pattern 420 'of the replica mold 400 has an image substantially the same shape as the template pattern of the primary master mold.

이때, 상기 복제 몰드(400)는 투명하면서도 강도가 우수한 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate) 계열 또는 유기와 무기 복합 계열의 재질로 이루어질 수 있다.At this time, the replica mold 400 may be made of a urethane acrylate series or an organic-inorganic hybrid series material having high transparency and high strength.

이하, 상기 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 또는 복제된 몰드를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the surface plasmon color filter using the master mold or the duplicated mold for large-area patterning will be described in detail with reference to the drawings.

도 10a 내지 도 10h는 상기 도 6에 도시된 표면 플라즈몬 컬러필터의 A-A'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.FIGS. 10A to 10H are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process according to line A-A 'of the surface plasmon color filter shown in FIG.

또한, 도 11a 내지 도 11e는 상기 도 6에 도시된 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.11A to 11E are plan views sequentially showing the manufacturing process of the surface plasmon color filter shown in FIG.

도 10a 및 도 11a에 도시된 바와 같이, 표면 플라즈몬 컬러필터를 제조하기 위한 소정의 기판(210) 위에 도전물질로 이루어진 도전막(255)을 증착하고, 그 위에 열 또는 UV에 경화되는 레지스트(270)를 코팅한다.As shown in FIGS. 10A and 11A, a conductive film 255 made of a conductive material is deposited on a predetermined substrate 210 for manufacturing a surface plasmon color filter, and a heat or UV-cured resist 270 ).

이때, 상기 도전막(255)의 재료는 가시광선의 전 영역에서 표면 플라즈몬 공 명을 일으킬 수 있는 알루미늄을 채용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 도전막(255)은 알루미늄 이외에 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료 등으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 이루어질 수 있다.At this time, it is preferable that the conductive film 255 is made of aluminum which can cause surface plasmon resonance in the entire region of the visible light. However, the present invention is not limited thereto. The conductive layer 255 may be formed of a metal such as gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductor, carbon nanotube, fullerene, Conductive plastic, electrically conductive composite material, and the like, or a mixture thereof.

이후, 도 10b 내지 도 10d에 도시된 바와 같이, 전술한 나노구 리소그래피 방식에 의해 원하는 주형 패턴(220')이 새겨진 마스터 몰드 또는 상기 마스터 몰드를 이용하여 제작한 복제 몰드를 이용하여 상기 도전막(255)과 레지스트(270)가 증착되어 있는 기판(210) 위를 직접 가압시켜 소정의 레지스트 패턴(270')을 형성한 후, 열 또는 UV를 조사하여 상기 레지스트 패턴(270')을 경화시킨다.Thereafter, as shown in FIGS. 10B to 10D, a master mold in which a desired mold pattern 220 'is engraved by the above-described nano-spherical lithography method or a duplicate mold fabricated using the master mold is used to form the conductive film A predetermined resist pattern 270 'is formed by pressing directly on the substrate 210 on which the resist 270 is deposited and the resist 270 is irradiated with heat or UV to cure the resist pattern 270'.

그리고, 도 10e 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 마스터 몰드 또는 복제 몰드를 상기 기판(210)으로부터 분리한 후, 산소 플라즈마 애싱 등의 방법으로 도전막(255) 상층에 남아 있는 얇은 레지스트 잔류 막을 완전히 제거한다.10E and 11B, after separating the master mold or the replica mold from the substrate 210, a thin resist remover film remaining on the conductive film 255 by a method such as oxygen plasma ashing Remove completely.

이후, 도 10f 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(270')을 마스크로 그 하부의 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 도전막으로 이루어진 금속막(252) 내에 일정한 주기를 갖는 파장이하의 다수개의 홀들로 이루어진 투과막 패턴(253)이 형성되어 특정 파장의 빛만을 선택 투과시켜 원하는 컬러를 구현하는 표면 플라즈몬 컬러필터(250)가 형성되게 된다.Then, as shown in FIGS. 10F and 11C, when the conductive film under the resist pattern 270 'is selectively removed by using the resist pattern 270' as a mask, a metal film 252 made of the conductive film, A transmissive film pattern 253 composed of a plurality of holes is formed so that a surface plasmon color filter 250 that selectively transmits light of a specific wavelength to realize a desired color is formed.

즉, 상기 구조를 갖는 표면 플라즈몬 컬러필터(250)에서는 적색 컬러영역 내 적색 컬러용 투과막 패턴을 통해 적색 컬러가 선택 투과되고, 녹색 컬러영역 내 녹색 컬러용 투과막 패턴을 통해 녹색 컬러가 선택 투과되며, 청색 컬러영역 내 청색 컬러용 투과막 패턴을 통해 청색 컬러가 선택 투과됨으로써, RGB 컬러를 구현하게 된다.That is, in the surface plasmon color filter 250 having the above structure, the red color is selectively transmitted through the transmissive film pattern for red color in the red color area, and the green color is selectively transmitted through the transmissive film pattern for green color in the green color area And the blue color is selectively transmitted through the transmissive film pattern for the blue color in the blue color area, thereby realizing the RGB color.

그리고, 도 10g 및 도 11d에 도시된 바와 같이, 남아있는 레지스트 패턴을 제거하게 된다.Then, as shown in Figs. 10G and 11D, the remaining resist pattern is removed.

다음으로, 도 10h 및 도 11e에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 투과막 패턴(253)을 포함하는 표면 플라즈몬 컬러필터(250) 상부에 상기 기판(210)의 굴절률과 동일하거나 실질적으로 동일한 유전체 물질을 증착하여 그 표면을 평탄화시키는 소정의 평탄화막(over coating layer)(206)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 10H and 11E, on the surface plasmon color filter 250 including the transmissive film pattern 253 constructed as described above, a dielectric material having the same or substantially the same refractive index as that of the substrate 210 A predetermined overcoating layer 206 is deposited to deposit the material and planarize the surface.

이와 같이 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법 및 이를 이용한 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법은 자기조립 단분자 막을 이용하여 나노구 콜로이드 단층을 형성한 후 에칭을 통해 주기적인 원기둥 패턴을 가진 나노 임프린트용 마스터 몰드를 만들어 표면 플라즈몬 컬러필터의 제작에 이용함으로써 대면적화가 가능하면서 공정을 단순화시키는 것과 동시에 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention and the manufacturing method of the surface plasmon color filter using the self-assembled monolayer can form a nano-spherical colloid monolayer, A master mold for a nanoimprint is formed and used to fabricate a surface plasmon color filter, thereby making it possible to simplify the process while reducing the manufacturing cost.

한편, 표면 플라즈몬 컬러필터를 액정표시장치에 구현하는 방법은 상부 컬러필터 기판에 상기와 같이 제조된 표면 플라즈몬 컬러필터를 형성하는 방법이 있다.Meanwhile, a method of implementing a surface plasmon color filter in a liquid crystal display device includes a method of forming a surface plasmon color filter manufactured as described above on an upper color filter substrate.

이때, 얻을 수 있는 장점은 단일 금속막에 1-스텝(step) 공정으로 투과막 패턴을 형성하여 RGB를 구현하는 한편, 이를 상부 ITO 공통전극이나 배면 ITO로 대신 사용하도록 함으로써 공정이 간단하여 제조 비용을 절감할 수 있다는 것이다.At this time, the advantage that can be obtained is that a transmissive film pattern is formed by a one-step process on a single metal film to realize RGB, and it is used instead of the upper ITO common electrode or the rear ITO, Can be saved.

이와 같이 형성된 컬러필터 기판은 컬럼 스페이서에 의해 일정한 셀갭이 유지된 상태에서 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 어레이 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 어레이 기판에는 종횡으로 배열되어 다수개의 화소영역을 정의하는 다수개의 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터 및 상기 화소영역 위에 형성된 화소전극이 형성되어 있다.The color filter substrate thus formed is fixed to the array substrate by the sealant formed on the outer periphery of the image display region while the cell gap is maintained by the column spacer. In this case, A thin film transistor which is a switching element formed in a crossing region between the gate line and the data line, and a pixel electrode formed on the pixel region are formed.

이때, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인에 연결된 소오스전극 및 상기 화소전극에 연결된 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극 사이의 절연을 위한 제 1 절연막 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층을 포함한다.The thin film transistor includes a gate electrode connected to the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode connected to the pixel electrode. The thin film transistor may include a first insulating layer for insulation between the gate electrode and the source / drain electrode, and a conductive channel between the source electrode and the drain electrode by a gate voltage supplied to the gate electrode Active layer.

한편, 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터는 금속막을 사용하기 때문에 고온 공정에도 손상을 입지 않는다는 장점이 있다. 이를 착안하여 어레이 기판에 컬러필터를 형성하는 방법을 생각할 수 있다.On the other hand, the color filter using the surface plasmon has the advantage that it is not damaged by the high temperature process because it uses the metal film. And a color filter is formed on the array substrate by drawing attention to this.

이때, 상기 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터는 셀 내부, 즉 박막 트랜지스터 어레이 하부에 위치시킬 수 있으며, 또는 셀 외부 즉, 어레이 기판의 외부 면에 형성하는 것도 가능하다.At this time, the color filter using the surface plasmon can be located inside the cell, that is, under the thin film transistor array, or on the outside of the cell, that is, the outer surface of the array substrate.

이 경우 상부 컬러필터 기판에는 컬러필터와 블랙매트릭스를 제외한 공통전 극이 형성될 수 있으며, 상기 어레이 기판에 형성된 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터는 플로팅(floating)되거나 접지(ground)될 수 있다.In this case, a common electrode other than the color filter and the black matrix may be formed on the upper color filter substrate, and the color filter using the surface plasmon formed on the array substrate may be floating or grounded.

이와 같이 어레이 기판에 컬러필터를 형성할 경우 상부 컬러필터 기판과 하부 어레이 기판의 정렬을 위한 마진 확보가 불필요하여 패널 설계시 개구율을 추가로 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 이로 인해 패널의 투과율을 향상시킬 수 있다. 패널 투과율이 향상되면 백라이트의 밝기를 감소시킬 수 있으므로 백라이트에 대한 전력 소비가 감소하게 되는 효과를 제공한다.When the color filter is formed on the array substrate, it is unnecessary to secure a margin for aligning the upper color filter substrate and the lower array substrate, thereby further securing an aperture ratio when designing the panel, thereby improving the transmittance of the panel . As the panel transmittance is improved, the brightness of the backlight can be reduced, thereby reducing the power consumption for the backlight.

이와 같이 백라이트의 전력 소비가 감소함에 따라 다원색 화소를 구현할 수 있게 되어 고색재현의 화질을 얻을 수 있는 효과를 제공한다.As the power consumption of the backlight is reduced as described above, it is possible to realize a multi-primary-color pixel, thereby providing an effect of obtaining a high-quality color reproduction image.

또한, 어레이 기판에 컬러필터를 형성하여 컬러필터 공정라인을 제거하는 경우 시설투자비와 건설비를 약 50%정도 절감할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, when a color filter is formed on an array substrate to remove a color filter process line, the facility investment cost and the construction cost can be reduced by about 50%.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.While a great many are described in the foregoing description, it should be construed as an example of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view schematically showing a structure of a general liquid crystal display device.

도 2는 일반적인 안료분산법을 이용한 컬러필터를 사용할 경우의 패널의 투과효율을 개략적으로 나타내는 예시도.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a color filter.

도 3a 및 도 3b는 표면 플라즈몬 현상을 이용하여 제작한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컬러필터의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도 및 단면도.FIGS. 3A and 3B are a plan view and a sectional view schematically showing a structure of a color filter according to a first embodiment of the present invention, which is manufactured using surface plasmon phenomenon. FIG.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 사각형 격자 구조의 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도.4A and 4B are plan views schematically showing a color filter of a rectangular lattice structure according to a first embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼각형 격자 구조의 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도.5A to 5C are plan views schematically showing a color filter of a triangular lattice structure according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터를 개략적으로 나타내는 평면도.6 is a plan view schematically showing a color filter using a surface plasmon according to a second embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도.7A to 7H are sectional views sequentially showing a master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention.

도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법을 순차적으로 나타내는 평면도.8A to 8F are plan views sequentially showing a master mold manufacturing method for large area patterning according to the present invention.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따라 제작된 마스터 몰드를 이용하여 복제 몰드를 제작하는 방법을 순차적으로 나타내는 단면도.9A to 9C are sectional views sequentially showing a method of manufacturing a duplicate mold using a master mold manufactured according to the present invention.

도 10a 내지 도 10h는 상기 도 6에 도시된 표면 플라즈몬 컬러필터의 A-A'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.10A to 10H are sectional views sequentially showing a manufacturing process according to line A-A 'of the surface plasmon color filter shown in FIG.

도 11a 내지 도 11e는 상기 도 6에 도시된 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.FIGS. 11A to 11E are plan views sequentially showing a manufacturing process of the surface plasmon color filter shown in FIG. 6; FIG.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

205,210 : 기판 220 : 피식각층205, 210: substrate 220:

230 : 스탬프 235 : 자기조립 단분자 막230: Stamp 235: Self-assembling monomolecular film

245 : 나노구 245' : 나노구 패턴245: Nanogu 245 ': Nanogu pattern

250 : 컬러필터 252 : 금속막250: color filter 252: metal film

253 : 투과막 패턴253: Permeate film pattern

Claims

기판에 피식각층을 형성하는 단계;Forming an etching layer on a substrate;

소정의 패턴이 형성된 임프린트용 스탬프를 사용하여, 자기조립 단분자 막을 상기 피식각층 위의 표면 플라즈몬 컬러필터의 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하는 각각의 영역에 인쇄하는 단계;Printing a self-assembled monomolecular film on each region corresponding to red, green and blue sub-color filters of a surface plasmon color filter on the epitaxial layer using an imprinting stamp in which a predetermined pattern is formed;

상기 자기조립 단분자 막이 인쇄된 각각의 영역에 다수의 노즐을 이용하여 분산제와 상기 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기를 가진 나노구로 구성된 분산액을 도포하는 단계;Applying a dispersion consisting of nanoparticles having different sizes corresponding to the red, green and blue sub-color filters with a dispersant using a plurality of nozzles in each region on which the self-assembled monolayer film is printed;

상기 도포된 분산액으로 상기 기판에 균일한 2차원 상의 나노구 콜로이드 단층을 형성하는 단계;Forming a uniform two-dimensional nano-spheroid colloidal monolayer on the substrate with the applied dispersion;

상기 나노구를 에칭하여 소정의 크기를 갖는 나노구 패턴을 형성하는 단계;Etching the nano-spheres to form a nano-spherical pattern having a predetermined size;

상기 기판 표면이 노출될 때까지 상기 자기조립 단분자막과 상기 피식각층을 선택적으로 에칭하여 주형 패턴을 형성하는 단계; 및Selectively etching the self-assembled monolayer and the etching layer until the surface of the substrate is exposed to form a mold pattern; And

상기 나노구 패턴 및 잔류하는 자기조립 단분자 막을 제거하는 단계를 포함하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.And removing the nano-spherical pattern and the remaining self-assembled monolayer film.

제 1 항에 있어서, 상기 피식각층은 상기 기판에 대해 선택적 식각특성을 가진 폴리 실리콘 또는 크롬 박막으로 형성하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.The master mold manufacturing method according to claim 1, wherein the etching layer is formed of a polysilicon or chromium thin film having selective etching characteristics with respect to the substrate.

제 1 항에 있어서, 상기 기판에 균일한 2차원 상의 나노구 콜로이드 단층을 형성하는 단계는 스핀 코팅(spin coating), 스핀리스 코팅(spinless coating) 및 압출-스핀 코팅(extrusion-spin coating) 중 어느 하나의 방법을 이용하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.The method of claim 1, wherein forming the uniform two-dimensional nanoparticle colloid monolayer on the substrate comprises the steps of: spin coating; spinless coating; and extrusion-spin coating. A master mold manufacturing method for large area patterning using one method.

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제 1 항에 있어서, 상기 분산제는 2%의 Na-dodecylsulfate 용액을 포함하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the dispersant comprises 2% Na-dodecylsulfate solution.

제 1 항에 있어서, 상기 나노구는 실리콘(Si), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종으로 형성하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.The master mold manufacturing method according to claim 1, wherein the nano-spheres are formed of one selected from the group consisting of silicon (Si), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and polystyrene .

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제 1 항에 있어서, 상기 나노구 콜로이드 단층을 형성한 후에, 상기 각각의 영역 이외에 잔류하는 물질들을 세정하여 제거하는 단계를 추가로 포함하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.The master mold manufacturing method according to claim 1, further comprising, after forming the nano-spheroid colloid monolayer, cleaning and removing remaining materials other than the respective regions.

제 1 항에 있어서, 상기 주형 패턴은 원기둥 모양의 주기적인 삼각형 격자를 형성하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.The method of claim 1, wherein the mold pattern forms a periodic triangular lattice of a cylinder shape.

제 1 항에 있어서, 상기 자기조립 단분자 막이 인쇄된 영역들과 동일한 수의 노즐들을 적용하여 상기 분산제와 상기 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기를 가진 상기 나노구로 구성된 상기 분산액을 동시에 도포하는 대면적 패터닝을 위한 마스터 몰드 제조방법.The method of claim 1, wherein the self-assembling monolayer is formed by applying the same number of nozzles as the printed regions to the dispersing agent and the nanoparticles having different sizes corresponding to the red, green, and blue sub- A method of manufacturing a master mold for large area patterning which simultaneously applies the dispersion.

기판 위에 도전막을 증착하는 단계;Depositing a conductive film on the substrate;

상기 도전막이 증착된 상기 기판 위에 레지스트를 증착하는 단계;Depositing a resist on the substrate on which the conductive film is deposited;

적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기의 원기둥 모양의 주기적인 주형 패턴을 가진 마스터 몰드를 이용하여, 상기 도전막과 상기 레지스트가 증착되어 있는 상기 기판 위를 직접 가압시켜 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계;The conductive film and the resist film are directly deposited on the substrate on which the resist film is deposited by using a master mold having a cyclic periodic mold pattern of cylinders of different sizes corresponding to red, green and blue sub-color filters, Forming a resist pattern of the resist pattern;

열 또는 UV를 조사하여 상기 레지스트 패턴을 경화하는 단계;Curing the resist pattern by irradiation with heat or UV light;

상기 마스터 몰드를 상기 기판으로부터 분리한 후, 상기 도전막 상층에 남아 있는 레지스트 잔류 막을 제거하는 단계; 및Removing the remaining resist film remaining on the conductive film after separating the master mold from the substrate; And

상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터에 대응하여 각각 다른 크기의 다수개의 홀들로 이루어진 투과막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.And selectively removing the conductive film using the resist pattern as a mask to form a transmissive film pattern having a plurality of holes of different sizes corresponding to the red, green, and blue sub-color filters, &Lt; / RTI >

제 11 항에 있어서, 상기 마스터 몰드는,12. The method according to claim 11,

마스터 몰드용 기판에 피식각층을 형성하는 단계;Forming an etching layer on a substrate for a master mold;

상기 도포된 분산액으로 상기 마스터 몰드용 기판에 균일한 2차원 상의 나노구 콜로이드 단층을 형성하는 단계;Forming a uniform two-dimensional nanogrocoloid monolayer on the master mold substrate with the applied dispersion;

상기 마스터 몰드용 기판 표면이 노출될 때까지 상기 자기조립 단분자막과 상기 피식각층을 선택적으로 에칭하여 주형 패턴을 형성하는 단계; 및Selectively etching the self-assembled monolayer and the etching layer until the surface of the master mold substrate is exposed to form a mold pattern; And

상기 나노구 패턴 및 잔류하는 자기조립 단분자 막을 제거하는 단계를 포함하여 제조되는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.And removing the nano-spherical pattern and the residual self-assembled monolayer film.

제 11 항에 있어서, 상기 투과막 패턴을 형성한 후에, 상기 투과막 패턴을 포함하는 상기 기판 상부에 상기 기판의 굴절률과 동일한 유전체 물질을 증착하여 평탄화막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.The method of claim 11, further comprising forming a planarization film by depositing a dielectric material having the same refractive index as that of the substrate on the substrate including the transparent film pattern after forming the transparent film pattern, / RTI >

제 12 항에 있어서, 상기 마스터 몰드용 기판에 상기 도전막의 두께와 일치하는 두께로 상기 피식각층을 형성하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.13. The manufacturing method of a surface plasmon color filter according to claim 12, wherein the etching layer is formed on the master mold substrate to a thickness corresponding to the thickness of the conductive film.

제 11 항에 있어서, 상기 투과막 패턴은 상기 홀 주위에 6개의 최인접 홀이 위치하는 삼각형 격자 구조를 가지도록 형성하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.The manufacturing method of a surface plasmon color filter according to claim 11, wherein the transmissive film pattern has a triangular lattice structure in which six nearest holes are located around the holes.

제 11 항에 있어서, 상기 도전막은 알루미늄, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐, 아연, 철, 크롬, 몰리브덴, 도핑된 반도체, 탄소 나노튜브, 풀러린, 전도성 플라스틱 및 전기전도성 복합재료로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 도전물질로 형성하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the conductive layer is made of aluminum, gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, zinc, iron, chromium, molybdenum, doped semiconductors, carbon nanotubes, fullerenes, conductive plastics and electrically conductive composites And a conductive material selected from the group consisting of a mixture containing at least one selected from the group consisting of carbon black and a mixture thereof.

제 11 항에 있어서, 상기 투과막 패턴의 상기 홀은 50nm ~ 10㎛의 직경을 가지도록 형성하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.The method of manufacturing a surface plasmon color filter according to claim 11, wherein the hole of the transmissive film pattern has a diameter of 50 nm to 10 탆.

제 11 항에 있어서, 상기 홀은 50nm ~ 500nm의 주기를 가지도록 형성하는 표면 플라즈몬 컬러필터의 제조방법.The method of manufacturing a surface plasmon color filter according to claim 11, wherein the holes are formed to have a period of 50 nm to 500 nm.