KR0161387B1 - 박막형 액정표시소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

박막형 액정표시소자 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막형 액정표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. ITO층이 형성된 하부 기판에 포토레지스트를 도포 및 현상 후 ITO층을 습식식각하여 하부 ITO 전극을 형성하는 단계; 상기 하부 ITO 전극 위에 금속박막을 셀 갭의 두께로 형성하는 단계; 상기 금속박막을 습식식각하여 홈을 형성하는 단계; 투광성 절연물질로서 상기 홈 내부를 채움과 동시에 상기 금속박막 위에 상부 절연층을 형성하는 단계; 상기 상부 절연층 위에 상부 ITO 전극을 형성하는 단계; 상기 상부 절연층 및 상기 상부 ITO 전극에 액정주입구를 형성하는 단계; 습식식각법을 이용하여 상기 금속박막층 용해시켜 균일한 박막형의 액정 셀갭을 형성한 후, 형성된 액정 셀갭에 액정을 주입하는 단계; 및 상기 상부 ITO 전극 위에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 균일한 셀갭을 얻을 수 있어서, 이 방법에 의해 제조되는 액정표시소자는 액정구동특성이 향상된다.
현재 반도체 제조공정에서 사용되는 박막가공 기술을 이용하여 상부의 보호층과 액정 셀 갭을 형성하며, 동시에 전계를 인가하기 위한 전극을 박막으로 형성하는 방법에 따르면, 액정의 셀 갭 두께를 보다 원활히 제어하고, 균일한 액정의 셀 갭을 형성할 수 있으므로 액정의 구동특성이 우수한 액정표시소자를 얻을 수 있다.

Description

박막형 액정표시소자 및 그 제조 방법
제1도는 종래의 방법에 따라 제조된 액정표시소자의 사시도이다.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 액정표시소자의 제조공정을 순차적으로 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,21 : 하부 기판 11' : 상부 기판
13,22a :하부 ITO 전극 19,31 : 상부 ITO 전극
14,14',26 : 액정 배향층 15,35 : 액정층
22 : ITO 층 24 : 포토레지스트
24a : 포토레지스트 패턴 25 : 하부 절연층
27 : 금속박막 27a : 금속박막 패턴
28 : 홈 29 : 셀 갭 지주
30 : 상부 절연층 32 : 액정 주입구
33 : 액정 셀 갭 34 : 보호층
본 발명은 반도체 제조공정에서 사용되는 박막제조공정 기술을 이용하여 박막형 액정표시소자를 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 액정표시소자에 관한 것으로서, 상세하게는 액정의 셀 갭 두께를 보다 원활히 제어하고, 균일한 액정의 셀 갭을 형성할 수 있는 박막형 액정표시소자의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 액정표시소자에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 화상표시소자로는 음극선관(CRT)과 평판소자인 액정표시소자(LCD), 플라즈마 표시소자(PDP), 형광표시소자(VFD) 등이 있다.
상기 화상표시소자중 음극선관은 화질 및 밝기의 측면에서 타소자에 비해 월등히 우수한 성능을 갖고 있다. 그러나 현재 대형화 되는 추세에 적용되기에는 부피가 너무 크고, 무게가 너무 무겁다는 단점이 있다.
반면에 화상표시소자 분야에 있어서, 평판표시소자는 부피 및 무게의 면에 있어서 음극선관에 비해 현저히 줄일 수 있는 장점이 있으므로 여러 분야에서 널리 이용되고 있다. 특히, 액정은 취급이 용이하고 외부 전계인가 여부에 의해 결정성이 변화되는 고유의 특성이 있기 때문에, 표시소자의 재료로서 액정을 이용하는 액정 표시소자가 가장 널리 사용되고 있다.
제1도는 일반적인 액정 표시소자의 사시도이다. 일반적으로 종래의 액정표시소자는 두 개의 기판(11)과 (11')에 하부 및 상부 ITO(Indium Tin Oxide) 전극 (13)과 (19)를 형성하고, 액정배향층 (14)와 (14')를 형성한 후 스페이서로 셀 갭을 형성하도록 하면서 상, 하부 기판을 접합한 다음, 액정을 주입하여 액정층(15)을 형성하므로써 완성된다.
액정표시소자에 있어서, 기본적 구동원리는 외부의 전압인가 여부에 따라 전계의 영향을 받은 액정의 배열이 변화하며, 그 배열의 변화에 따라 액정표시소자에 유입되는 외부의 광이 차단 및 투과되는 액정의 고유특성을 이용하는 것이다. 즉, 제1도의 하부 ITO 전극(13) 및 상부 ITO 전극(19)에 전압을 인가하면, 액정층(15)에 전계가 형성된다. 또한 액정층에 형성된 전계는 액정을 일정 방향으로 구동시키며, 액정의 구동여부에 따라 표시소자의 액정층 내부로 유입되는 광이 차단 또는 투과된다.
그러므로 화상표시소자로서 사용되는 액정표시소자의 광에 대한 투과 및 차단 특성은 액정의 구동특성에 따라 영향을 받게되고, 액정의 구동특성은 액정표시소자 내부에 형성된 액정 셀 갭의 정확한 두께 및 액정 셀 갭 두께의 균일성의 영향을 받는다. 따라서 표시소자를 제조하는 과정에서 액정 셀 갭을 불균일하게 형성하면 액정의 구동특성이 좋지 않아 액정표시소자의 성능이 저하된다.
그런데, 종래의 액정 표시소자 제조 방법으로서는 액정의 셀 갭 두께를 정확하게 제어하는 것이 어려웠으며, 결과적으로 불균일한 두께의 액정 셀 갭은 액정표시소자의 성능저하 원인이 되었다. 또한, 상부와 하부에서 두 개의 ITO 기판을 사용하므로 액정표시소자의 제조 비용 및 표시소자의 무게가 증가되는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 액정의 셀 갭 두께를 보다 원활히 제어하고, 균일한 액정의 셀 갭을 형성할 수 있는 박막형 액정표시소자의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, (A) ITO층이 형성된 하부 기판에 포토레지스트를 도포 및 현상 후 ITO층을 습식식각하여 하부 ITO 전극을 형성하는 단계; (B) 상기 하부 ITO 전극 위에 금속박막을 셀 갭의 두께로 형성하는 단계; (C) 상기 금속박막을 습식식각하여 홈을 형성하는 단계; (D) 투광성 절연물질로서 상기 단계에서 형성된 홈 내부를 채움과 동시에 상기 금속박막 위에 상부 절연층을 형성하는 단계; (E) 상기 상부 절연층 위에 상부 ITO 전극을 형성하는 단계; (F) (D) 단계에서 형성된 상기 상부 절연층 및 (E) 단계에서 형성된 상기 상부 ITO 전극에 액정주입구를 형성하는 단계; (G) 습식식각법을 이용하여 상기 금속박막을 용해시켜 균일한 두께의 액정 셀 갭을 형성한 후, 형성된 액정 셀 갭에 액정을 주입하는 단계; 및 (H) 상기 상부 ITO 전극 위에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 스페이서가 분산된 액정표시소자에 비해 액정 셀 갭 두께가 균일하고 무게가 감소된 박막형 액정표시소자를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 상기 방법에 의해 제조되어 상부 절연층 및 상부 ITO층 위의 보호층이 동일한 절연물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자가 제공된다.
본 발명에서는, ITO 전극 및 액정배향층이 형성되어 있는 상, 하부 기판을 서로 접합시킴으로써 액정을 주입하기 위한 액정 셀 갭을 형성하는 방법과는 달리 반도체 제조에 이용되는 박막제조 공정을 이용하므로써 액정 셀 갭 및 상부의 전극을 박막으로 형성한다. 이러한 방법에 따르면 셀 갭이 필요한 두께로 용이하게 형성될 수 있다.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 액정표시소자의 제조 공정을 순차적으로 나타내는 사시도인데, 이를 통헤 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
우선, ITO층(22)이 형성되어 있는 기판(21)을 세정하여 준비한다(제2a도). 여기에 포토레지스트(24)를 도포(제2b도) 및 현상하여 포토레지스트 패턴(24a)를 형성한 후, ITO층(22)을 습식식각하여 액정을 구동시키기 위한 하부 ITO 전극(22a)을 형성한다(제2c도).
다음으로 포토레지스트 패턴(24a)을 제거하고 CVD(Chemical Vapor Deposition) 증착법 또는 스퍼터링(sputtering)법을 사용하여 이산화규소(SiO2) 등으로 하부 절연층(25)을 형성한 후, 폴리이미드(polyimide) 등으로 액정 배향층(26)을 형성한다(제2d도).
액정 셀 갭을 형성하기 위하여, 스퍼터 증착 또는 전자빔(E-beam)법을 이용하여 상기 형성된 배향막 위에 용해될 수 있는 금속박막(27)을 원하는 셀 갭의 두께로 형성한다(제2e도). 이 때, 사용되는 금속박막의 재질은 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄 등이 바람직하다.
다음으로 액정 셀 갭을 유지하는 스페이서(spacer)의 역할을 하는 셀 갭 지주를 형성하기 위하여, 상기 형성된 금속박막(27)을 습식식각하여 홈(28)을 형성한다(제2f도).
CVD 증착법을 이용하여 이산화규소를 상기 홈(28)이 형성된 금속박막 패턴(27a)의 홈(28) 내부에 채워 셀 갭 지주(29)를 형성하고 동시에 상기 금속박막 패턴(27a) 위에 2 내지 10㎛ 두께의 이산화규소 박막을 형성하여 상부 절연층(30)을 형성한다(제2g도).
상부의 절연층(30)이 형성되면 전자빔법을 이용하여 ITO를 증착하여 상부 ITO 전극(31)을 형성한다. 이어 이온반응성 에칭(RIE)을 통하여 액정 주입구(32)를 형성하며, 동시에 습식식각법을 이용하여 금속박막 패턴(27a)을 용해하여 균일한 액정 셀 갭(33)을 형성한다(제2h도).
마지막으로, 형성된 상기 액정 셀 갭에 액정을 주입하여 액정층(35)을 형성하고, CVD 증착법을 이용하여 액정주입구(32)를 막아줌과 동시에 상부의 ITO 전극을 보호하기 위한 보호층(34)을 형성하므로써 본 발명의 액정표시소자(제2i도)가 제조된다. 이 때, 보호층의 재료는 이산화규소 등의 투광성 절연물질이 바람직하다.
액정표시소자를 제조하기 위하여 상기와 같은 본 발명의 방법을 이용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 액정 셀 갭을 형성하기 위하여 상부 셀 갭 보호층을 박막으로 형성하므로써 액정 셀 갭의 두께를 보다 정확하게 제어할 수 있으며, 균일한 액정 셀 갭을 얻을 수 있다.
둘째, 상부 셀 갭 보호층 및 셀 갭을 지지하기 위한 스페이서층을 박막 형태로 연속적으로 형성하기 때문에, 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 균일한 스페이서의 배열이 가능하다.
셋째, 액정 셀 갭을 형성하기 위하여 셀 갭 형성용 용해층으로서 금속박막을 사용하고, 상부 셀 갭 보호층으로서 이산화규소 절연층을 형성하므로써 보다 안정한 액정표시소자의 제조공정을 실현할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해 제조된 액정표시소자는 액정의 구동특성이 우수하여 그 성능이 향상된다.

Claims (8)

  1. (A) ITO층이 형성된 하부 기판에 포토레지스트를 도포 및 현상 후 ITO층을 습식식각하여 하부 ITO 전극을 형성하는 단계; (B) 상기 하부 ITO 전극 위에 금속박막을 셀 갭의 두께로 형성하는 단계; (C) 상기 금속박막을 습식식각하여 홈을 형성하는 단계; (D) 투광성 절연물질로서 상기 (C) 단계에서 형성된 홈 내부를 채움과 동시에 상기 금속박막 위에 상부 절연층을 형성하는 단계; (E) 상기 상부 절연층 위에 상부 ITO 전극을 형성하는 단계; (F) (D) 단계에서 형성된 상기 상부 절연층 및 (E) 단계에서 형성된 상기 상부 ITO 전극에 액정주입구를 형성하는 단계; (G) 습식식각법을 이용하여 상기 금속박막층 용해시켜 균일한 박막형의 액정 셀 갭을 형성한 후, 형성된 액정 셀 갭에 액정을 주입하는 단계; 및 (H) 상기 상부 ITO 전극 위에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (A)단계와 상기 (B)단계 사이에 액정 배향층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (A)단계와 상기 (B)단계 사이에 하부 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (A)단계와 상기 (B)단계 사이에 하부 절연층을 형성하는 단계; 및 액정 배향층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속박막은 알루미늄, 몰리브덴 및 티타늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 금속을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부 절연층은 이산화규소를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자의 제조 방법.
  7. 제1항의 방법에 의해 제조되어 상부 절연층 및 상부 ITO층 위의 보호층이 동일한 절연물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 절연물질은 이산화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 액정표시소자.
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