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KR101137862B1 - 평판표시소자의 제조방법 - Google Patents

평판표시소자의 제조방법 Download PDF

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KR101137862B1
KR101137862B1 KR1020050052666A KR20050052666A KR101137862B1 KR 101137862 B1 KR101137862 B1 KR 101137862B1 KR 1020050052666 A KR1020050052666 A KR 1020050052666A KR 20050052666 A KR20050052666 A KR 20050052666A KR 101137862 B1 KR101137862 B1 KR 101137862B1
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Abstract

본 발명은 평판표시소자의 제조 비용을 절감할 수 있는 평판표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 평판표시소자의 제조방법은 기판 위에 친수성 레진을 도포하는 단계와; 상기 친수성 레진을 패터닝하여 상기 기판 상에 박막 패턴이 형성될 영역들 사이에 친수성 레진 패턴들을 형성하는 단계와; 상기 친수성 레진패턴들이 형성된 기판 위에 소수성 나노 파우더 박막 패턴물질을 도포하여 상기 친수성 레진패턴들 사이에 상기 소수성 나노 파우더 박막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 친수성 레진패턴 및 상기 소수성 나노 파우더 박막 패턴이 도포된 기판 위에 H2O를 도포 또는 증착하여 상기 친수성 레진패턴을 제거하는 단계와; 상기 박막 패턴을 소성하는 단계를 포함한다.

Description

평판표시소자의 제조방법{FABRICATING METHOD FOR FLAT DISPLAY DEVICE}
도 1은 일반적인 액정표시패널을 나타내는 단면도.
도 2a 내지 2d는 포토리쏘그리피 공정을 이용한 게이트전극의 형성을 단계적으로 나타내는 단면도.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트전극의 형성을 단계적으로 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
16 : 액정 52 : 상부기판
54 : 블랙 매트릭스 56 : 칼라필터
58 : 상부 배향막 59, 159 : 게이트전극
60 : 포토레지스트 61 : 마스크
64 : 활성층 66 : 화소전극
68 : 공통전극 82, 182 : 하부기판
88 : 하부 배향막 90 : 소스전극
92 : 드레인전극 94 : 게이트 절연막
97 : 오믹 접촉층 100 : 보호막
162 : 고분자 레진 170 : 소프트몰드
159a : 나노 파우더 게이트전극물질
본 발명은 평판표시소자의 제조방법에 관한 것으로 특히, 제조비용을 절감할 수 있는 평판표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향 전계를 용하는 TN(Twisted Nematic)모드와 수평전계를 이용하는 IPS(In Plan Switch)모드로 대별된다.
TN모드는 상부기판에 대항하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 좁은 단점을 가진다. 한편, IPS모드는 하부기판 상에 나란하게 배치된 화소전극, 공통전극 간의 수평전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 시야각이 큰 장점이 있는 반면에 개구율이 작은 단점이 있다.
도 1은 일반적인 TN모드 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시패널은 상부기판(52) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(54), 컬러필터(56), 공통전극(68) 및 상부 배향막(58)으로 구성되는 상부 어레이 기판과, 하부기판(82) 상에 형성된 TFT와, 화소전극(66) 및 하부 배향막(88)으로 구성되는 하부 어레이 기판과, 상부 어레이 기판 및 하부 어레이 기판 사이의 내부공간에 주입되는 액정(16)을 구비한다.
상부 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(54)는 컬러필터(56)가 형성될 셀영역을 마련함과 아울러 빛샘을 방지하고 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(56)는 블랙 매트릭스(54)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이러한 컬러필터(56)는 R, G, B 별로 형성되어 액정표시패널의 컬러화상을 구현한다. 공통전극(68)에는 액정(16)의 움직임을 제어하기 위한 공통전압이 공급된다. 공통전극(68)이 상부기판(52) 상에 형성되어 수직방향 전계를 이용하는 TN(Twisted Nematic)모드와는 달리, 수평방향 전계를 이용하는 IPS(In plan Switch)모드의 경우에는 공통전극(68)이 하부 어레이 기판에 형성된다.
하부 어레이 기판에 있어서, TFT는 게이트라인(도시하지 않음)과 함께 하부기판(82) 위에 형성되는 게이트전극(59)과, 게이트전극(59)과 게이트 절연막(94)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(64, 97)과, 반도체층(64, 97)을 사이에 두고 데이터라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(90,92)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신 호를 화소전극(66)에 공급한다.
화소전극(66)은 광투과율이 높은 투명전도성물질로 보호막(100)을 사이에 두고 TFT의 드레인전극(92)과 접촉된다. 액정배향을 위한 상/하부 배향막(58,88)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이러한 액정표시패널의 게이트전극(59)을 포함하는 박막 패턴들은 주로 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정을 통하여 패터닝된다.
도 2a 내지 2d는 포토리쏘그리피 공정을 이용한 게이트전극의 형성을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 스퍼터링 등의 증착방법을 통하여 게이트 금속(59a) 및 포토레지스트(60)를 하부기판(82) 위에 전면 증착시키고 그 상부에 게이트전극(59)이 형성될 영역마다 개구부를 가지는 마스크(61)를 정렬시킨다. 이 후, 노광공정 및 현상공정을 실시하여 도 2b에 도시된 포토레지스트패턴(60a)을 형성하고, 식각공정을 실시함으로써 도 2c에 도시된 바와 같이 게이트전극(59)을 패터닝한다. 그런 다음, 스트립공정을 통하여 도 2d와 같이 게이트전극(59)을 완성한다.
그러나, 이러한 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정은 포토레지스트의 도포, 마스크 정렬, 노광 및 현상공정과, 식각공정을 포함함에 따라 공정이 복잡하고, 포토레지스트와 포토레지스트패턴을 현상하기 위한 현상액의 낭비가 크며 또한, 포토리쏘그래피 공정의 노광공정에는 고가의 장비가 사용된다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조 비용을 절감할 수 있는 평판표시소자의 제조방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 평판표시소자의 제조방법은 기판 위에 친수성 레진을 도포하는 단계와; 상기 친수성 레진을 패터닝하여 상기 기판 상에 박막 패턴이 형성될 영역들 사이에 친수성 레진 패턴들을 형성하는 단계와; 상기 친수성 레진패턴들이 형성된 기판 위에 소수성 나노 파우더 박막 패턴물질을 도포하여 상기 친수성 레진패턴들 사이에 상기 소수성 나노 파우더 박막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 친수성 레진패턴 및 상기 소수성 나노 파우더 박막 패턴이 도포된 기판 위에 H2O를 도포 또는 증착하여 상기 친수성 레진패턴을 제거하는 단계와; 상기 박막 패턴을 소성하는 단계를 포함한다.
상기 친수성 레진 패턴들을 형성하는 단계는, 상기 친수성 레진이 도포된 기판 상에 박막 패턴이 형성될 영역마다 돌출부를 가지는 소프트몰드 또는 하드몰드를 정렬하는 단계와; 상기 소프트몰드 또는 하드몰드와 상기 기판이 서로 접착되도록 상기 소프트몰드 또는 하드몰드를 가압하여 상기 기판 위에 상기 소프트몰드 또는 하드몰드의 상기 돌출부를 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 친수성 레진패턴들을 제거하는 단계는 상기 친수성 레진패턴들을 H2O에 녹여 제거한다.
상기 소수성 나노 파우더 박막물질은 나노(㎚) 크기의 박막물질들이 소수성 용매에 용해된다.
상기 소수성 용매는 헥산(Hexane) 및 톨루엔(toluene) 등을 포함한다.
상기 친수성 레진은 고분자 레진이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3a 내지 도 3g를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트전극의 형성을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 스핀 코팅 또는 노즐 코팅 등의 도포방법을 통하여 고분자 레진(Resin : 162)이 하부기판(182) 위에 전면 도포된다. 이 때, 고분자 레진(162)은 물에 녹는 친수성 고분자 레진을 사용한다.
도 3b를 참조하면, 고분자 레진(162)이 전면 도포된 하부기판(182) 상에 게이트전극이 형성된 영역과 대응되는 영역에 형성된 돌출부(170b) 및 그 외 영역에 홈(170a)을 가지는 소프트몰드(170)를 정렬시키고 소프트몰드(170)를 하부기판(182) 위에 도포된 고분자 레진(162)에 접촉시킨다.
여기서, 소프트몰드(170)는 본 발명의 출원인에 의해 선출원된 2003-0098122호에서 제안된 소프트몰드이다. 소프트몰드(170)는 탄성이 큰 고무재료 예컨대, 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리우레탄(Polyurethane), 크 로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac resin) 등으로 제작된다.
소프트몰드(170)는 자신의 자중 정도의 무게로 소프트몰드(170)의 돌출부(170b) 표면을 고분자 레진(162)에 접촉시켜 하부기판(182)에 접촉되도록 소정시간동안 예를 들어, 약 30초 ~ 10분 동안 가압한다. 또한, 이와 동시에 자외선(UV) 등에 의해 고분자 레진(162)이 소프트 경화되거나 기판(182)은 약 130℃ 이하의 온도로 베이킹된다. 그러면, 소프트몰드(170)와 하부기판(182) 사이의 압력으로 발생하는 모세관 힘(Capillary force)과 소프트몰드(170)와 고분자 레진(162) 사이에 반발력에 의해 고분자 레진(162)이 소프트몰드(170)의 홈(170a) 내로 이동한다. 이에 따라, 도 3c와 같이 소프트몰드(170)의 홈(170a)과 대응되는 영역에 고분자 레진패턴(162a)이 형성된다.
그런 다음, 소프트몰드(170)를 제거하고 게이트전극을 형성하는 Al, Cu, Cr, Mo, Al/Nd 또는 이들의 합금이 나노(Nano :㎚) 크기를 가지도록 분해된 나노 파우더(Power) 게이트전극물질(159a)을 소수성 용매에 용해한 후 도 3d에 도시된 바와 같이 파우더 게이트전극물질(159a)을 고분자 레진패턴(162a)이 형성된 하부기판(182) 위에 도포한다. 이 때, 나노 파우더 게이트전극물질(159a)은 고분자 레진패턴(162a)과 패턴(162) 사이 즉, 소프트몰드(170)의 돌출부(170b) 즉, 하부기판(182) 위에 게이트전극이 형성될 영역에 도포된다. 여기서, 소수성 용매는 헥산(Hexane) 및 톨루엔(toluene) 등을 포함한다.
도 3e를 참조하면, 친수성 고분자 레진패턴(162a) 및 나노 파우더 게이트전 극물질(159a)이 형성된 하부기판(182) 위에 H2O를 도포하여 친수성 고분자 레진패턴(162a)을 H2O에 녹여서 제거한다. 이 때, 소수성 용매에 용해된 나노 파우더 게이트전극물질(159a)은 H2O에 녹지 않으므로 친수성 고분자 레진패턴(162a)만이 제거되며, 나노 파우더 게이트전극물질(159a)은 도 3f에 도시된 바와 같이 하부기판(182) 위에 남게 된다.
이 후, 나노 파우더 게이트전극물질(159a)은 소성공정 등의 열처리를 통하여 나노 파우더 게이트전극물질(159a) 간의 전류패스(Path)를 형성함으로써 도 3g와 같이 게이트전극(159)을 형성한다.
이와 같이 소프트몰드(170), 친수성 용매에 용해되는 친수성 고분자 레진(162) 및 소수성 용매에 용해시킨 나노 파우더 게이트전극물질(159a) 등을 이용하여 박막 패턴들을 패터닝하게 되면, 종래 포토리쏘그래피를 이용한 박막 패턴들의 패터닝에서 요구되던 노광 및 현상공정과, 식각공정을 생략할 수 있다. 이에 따라, 평판표시소자의 제조 공정을 줄일 수 있으며 또한, 포토레지스트와 포토레지스트패턴을 현상하기 위한 현상액의 낭비를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 고가의 노광장비가 요구되지도 않는다. 그 결과, 액정표시패널의 제조 비용을 줄일 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예와 관련된 설명에서 친수성 레진패턴의 형성을 소프트몰드를 사용한 경우만을 설명하였으나, 친수성 레진패턴은 하드몰드를 사용하여 형성할 수도 있다.
하드몰드는 예컨대, 실리콘 또는 석영 등으로 제작되며 소프트몰드와는 달리 패터닝을 위하여 기판 위에 도포되는 친수성 레진의 솔벤트(Solvent) 성분을 휘발시킨 상태 즉, 친수성 레진을 인프린트(Inprint)시킨 상태에서 친수성 레진을 패터닝한다. 그리고, 소프트몰드가 자신의 자중 정도의 무게로 소프트몰드의 돌출부 표면을 기판에 접촉되도록 가압하여 친수성 레진을 패터닝하는 것과는 달리 하드몰드는 외부로부터 가해지는 압력과 고온의 열에 의해 기판 위에 도포된 친수성 레진을 패터닝한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 평판표시소자의 제조방법은 소프트몰드 또는 하드몰드, 친수성 용매에 용해되는 친수성 고분자 레진 및 소수성 용매에 용해시킨 나노 파우더 게이트전극물질 등을 이용하여 박막 패턴들을 패터닝함으로써 종래 포토리쏘그래피를 이용한 박막 패턴들의 패터닝에서 요구되던 노광 및 현상공정과, 식각공정을 생략할 수 있다. 이에 따라, 평판표시소자의 제조 공정을 줄일 수 있으며, 포토레지스트와 포토레지스트패턴을 현상하기 위한 현상액의 낭비를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 고가의 노광장비가 요구되지도 않는다. 그 결과, 액정표시패널의 제조비용을 줄일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니 라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (6)

  1. 기판 위에 친수성 레진을 도포하는 단계와;
    상기 친수성 레진을 패터닝하여 상기 기판 상에 박막 패턴이 형성될 영역들 사이에 친수성 레진 패턴들을 형성하는 단계와;
    상기 친수성 레진패턴들이 형성된 기판 위에 소수성 나노 파우더 박막 패턴물질을 도포하여 상기 친수성 레진패턴들 사이에 상기 소수성 나노 파우더 박막 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 친수성 레진패턴 및 상기 소수성 나노 파우더 박막 패턴이 도포된 기판 위에 H2O를 도포 또는 증착하여 상기 친수성 레진패턴을 제거하는 단계와;
    상기 박막 패턴을 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 레진 패턴들을 형성하는 단계는,
    상기 친수성 레진이 도포된 기판 상에 박막 패턴이 형성될 영역마다 돌출부를 가지는 소프트몰드 또는 하드몰드를 정렬하는 단계와;
    상기 소프트몰드 또는 하드몰드와 상기 기판이 서로 접착되도록 상기 소프트몰드 또는 하드몰드를 가압하여 상기 기판 위에 상기 소프트몰드 또는 하드몰드의 상기 돌출부를 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 레진패턴들을 제거하는 단계는 상기 친수성 레진패턴들을 H2O에 녹여 제거하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소수성 나노 파우더 박막물질은 나노(㎚) 크기의 박막물질들이 소수성 용매에 용해된 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소수성 용매는 헥산(Hexane) 및 톨루엔(toluene) 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 레진은 고분자 레진인 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 제조방법.
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