KR100328685B1

KR100328685B1 - 액정표시소자의제조방법및이로부터제조된액정표시소자

Info

Publication number: KR100328685B1
Application number: KR1019940018357A
Authority: KR
Inventors: 나경원
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 2002-11-13

Abstract

본 발명은 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법 및 이로부터 제조된 액정표시소자에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 상기 방법은 a) ITO 글래스(11)위에 박막의 액정배향막(12)을 형성시키는 공정; b) 유기물(15)과 스페이서(14)로 상기 액정배향막(12)위에 셀 갭 형성용 갭층(13)을 형성시키는 공정; c) 상기 갭층(13)위에 액정보호층(16)을 형성시키고 이를 에칭시켜 액정 주입구(17)를 형성시키는 공정; d) 상기 갭층(13)의 유기물(15)을 제거하여 셀 갭(18)을 형성시키는 공정; 및 e) 액정 주입구(17)를 통하여 셀 갭(18)내에 액정을 주입하여 액정층(19)을 형성시키고 그 위에 액정주입구 차단 및 액정구동을 위한 구동회로막(2O)을 형성시키는 공정으로 이루어지므로써 액정의 셀 갭 크기 및 셀 갭 균일성을 용이하게 제어하여 소자의 시야각을 크게 하고 액정을 구동하는 구동전압을 줄일 수 있으며 액정의 주입이 용이하고 평판표시소자의 대형화가 가능한 잇점이 있는 액정표시소자의 제조방법 및 이로부터 제조된 액정표시소자에 관한 것이다.

Description

액정표시소자의 제조방법 및 이로부터 제조된 액정표시소자

본 발명은 박막공정을 이용한 액정표시소자(Liquid Crysta1 Disp1ay)의 제조방법 및 이로부터 제조된 액정표시소자에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정의 셀 갭을 형성하는 방법과 액정의 구동 및 보호를 위한 상부보호층을 박막으로 제조하는 방법을 이용하므로써 액정의 셀 갭 크기와 셀 갭 균일성(uniformity)을 용이하게 제어할 수 있는 액정표시소자의 제조방법 및 이로부터 제조된 액정표시소자에 관한 것이다.

현재의 화상표시 장치로서는 크게 음극선관인 CRT(Cathode Ray Tube)와 최근 급격히 각광을 받고 있는 평판표시소자인 액정 표시소자(LCD), 플라즈미 표시소자(PDP), 그리고 형광 표시소자(VFD)등으로 구분할 수 있다.

CRT의 경우, 화질 및 밝기의 측면에서 현재의 평판표시소자보다 월등한 성능을 가지고 있으나 크기가 증가함에 따른 부피 및 무게적인 측면에서 평판표시소자에 비해 매우 불리한 단점을 가지고 있다. 반면에, 평판표시소자의 경우, 부피 및 무게의 측면에서 CRT보다 매우 유리한 장점을 가지고 있으나 화질의 열세 및 밝기 측면에서는 CRT보다 아직까지 화질이 떨어지는 단점을 가지고 있다.

현재 노트북(note-book) 및 포터블 디바이스(portab1e device)분야에 있어서 위와 같은 평판표시소자의 장점에 따라 그 응용분야가 점차 확대되고 있으며, 최근 반도체 제조공정기술이 상당히 발전함에 따라 액정표시소자의 개발에도 활발한 진보가 이루어지고 있다. 이에 따라, 이러한 반도체 제조기술을 응용하여 종래의 액정표시소자에 비해 화질을 더욱 증대시키는 것과 동시에 부피 및 무게를 더 줄이는 것이 가능해졌으며, 또한 액정표시소자에서 문제점으로 지적되었던 대형화가 반도체 제조기술의 도입으로 인하여 점차 개선되고 있는 실정이다.

제1(가) 및 (나)도는 종래 기술에 의해 제작된 액정표시소자를 나타낸 도면이다.

종래의 경우, 제1(가)도에 도시된 바와 같이 광을 차단 및 투과시키는데 사용되는 액정층을 형성하기 위하여 상,하부에 두 개의 ITO 글래스(Indium Tin Oxide glass, 1 및 2)를 서로 접합하므로써 액정층(9)을 형성하여 액정표시소자를 제작하였다. 그러나, 두 개의 상,하부 ITO 글래스(1 및 2)를 서로 접합하여 액정층(9)을 형성하는 경우에는 액정층 제조공정상에서 균일한 셀 갭 형성 및 셀 갭의 균일성을 조절하는 것이 어렵게 되었다. 또한, 액정 표시소자의 시야각을 크게 하기 위해서는 셀 갭의 두께를 약 1∼3㎛로 만드는 것이 바람직하나, 상기 두개의 ITO 글래스를 서로 접합시키는 방법으로는 작은 크기의 셀 갭을 얻는 것이 곤란하였다.

한편, 제1(나)도에 도시된 것에 따르면, 기존의 방법에서는 액정주입을 위하여 액정이 글래스의 한쪽 부위인 액정주입구(7)에서부터 반대방향으로 확산, 침투되어 들어가게 되는데, 이때 액정이 액정표시소자에 골고루 주입되지 않는 경우가 생기므로 액정표시소자의 광효율을 감소시킬 수 있었다. 또한, 기존의 액정표시소자에서는 액정의 셀 갭이 약 1O㎛정도로 크기때문에 액정의 구동전압이 상승되고 상, 하부 두개의 ITO 글래스를 사용하므로 실질적인 액정표시소자의 무게가 증가하며 두개의 글래스를 서로 접합하여 사용하므로써 LCD의 생산비용을 증가시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결할 뿐만 아나라 액정주입이 용이하고 액정의 저전압구동이 가능한 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 액정표시소자를 제공하는데있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은, a) ITO 글래스위에 박막의 액정배향막을 형성시키는 공정; b) 유기물과 스페이서로 상기 액정배향막위에 셀 갭 형성용 갭층을 형성시키는 공정; c) 상기 갭층위에 액정보호층을 형성시키고 이를 에칭시켜 액정주입구를 형성시키는 공정; d) 상기 갭층의 유기물을 제거하여 셀 갭을 형성시키는 공정; 및 e) 액정주입구를 통하여 셀 갭내에 액정을 주입하여 액정층을 형성시키고 액정주입구 차단 및 액정구동을 위한 구동회로막을 성형시키는 공정으로 이루어진다.

한편, 상기 방법으로 제작된 본 발명의 액정표시소자는 ITO 글래스위에 박막의 액정배향막을 형성시키고 그 위에 상, 하층 지지를 위한 스페이서가 형성된 셀 갭에 액정을 주입한 액정층을 형성시키고, 그 위에 액정보호를 위한 박막의 액정보호층과 액정구동을 위한 구동회로막을 순차적으로 형성시켜서 된 것으로 구성된다.

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

노트북 및 포터블 디바이스분야에 있어서 그 응용분야가 점차 확대되고 있는 액정표시소자는 반도체 제조기술을 응용하여 화질을 더욱 증대시키는 것과 동시에 부피 및 무게를 더 줄이는 것이 가능해졌으며, 지금까지 문제점으로 지적되었던 대형화가 반도체 제조기술의 도입으로 인하여 점차 개선되고 있는 실정이다.

그러나, 종래의 액정표시소자의 제조방법은 두 개의 상,하부 ITO 글래스를서로 접합하여 액정층을 형성시키기 때문에 액정층 제조공정상에서 균일한 셀 갭 형성 및 셀 갭의 균일성을 조절하는 것이 어려웠으며, 또한 액정표시소자의 시야각을 크게 하기 위해서는 셀 갭의 두께를 약 1∼3㎛로 만드는 것이 바람직하나 이러한 종래의 방법으로는 작은 크기의 셀 갭을 얻는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.

본 발명자는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 액정표시소자를 구성하는 액정의 셀 갭 및 액정의 구동과 함께 동시에 액정을 보호할 수 있는 액정보호층을 박막으로 제조하는 방법을 이용하여 본 발명의 액정표시소자 및 그 제조방법을 개발한 것이다.

제2도는 본 발명의 방법에 의해 제작된 액정표시소자를 나타낸 도면이고, 제3(가)∼(아)도는 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조공정도로서, 도면중 부호 11은 ITO 글래스, 12는 액정배향막, 13은 갭층, 14는 스페이서, 15는 유기물, 16은 액정보호층, 17은 액정주입구, 18은 셀 갭, 19는 액정층, 20은 구동회로막이다.

제2도 및 제3(가)∼(아)도에 의하면, 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 a) ITO 글래스(11)위에 박막의 액정배향막(12)을 형성시키는 공정; b) 유기물(15)과 스페이서(14)로 상기 액정배향막(12)위에 셀 갭 형성용 갭층(13)을 형성시키는 공정; c) 상기 갭층(13)위에 액정보호층(16)을 형성시키고 이를 에칭시켜 액정 주입구(17)를 형성시키는 공정; d) 상기 갭층(13)의 유기물(15)을 제거하여 셀 갭(18)을 형성시키는 공정; 및 e) 액정 주입구(17)를 통하여 셀 갭(18)내에 액정을 주입하여 액정층(19)을 형성시키고 액정주입구 차단 및 액정구동을 위한 구동회로막(2O)을 형성시키는 공정으로 이루어지는 것에 특징이 있다.

이하 본 발명의 액정표시소자의 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 기판위에 액정 구동을 위한 회로로서 ITO 글래스(11) 또는 기타의 도전체에 패턴을 형성시키고 그 위에 액정을 배향하기 위한 액정배향막(12)으로서 폴리이미드(polyimide) 또는 광투광성 물질을 약 1000∼2000Å의 두께로 코팅한 후 기존의 잘 알려진 방법인 러빙머신(rubbing machine)을 사용하여 러빙하여 준다(제3(가)∼(다)도 참조).

그 위에 액정을 주입하기 위한 셀 갭을 형성시키기 위해서 유기물(15)과 스페이서(14)를 서로 혼합하여 코팅하여 주거나 또는 스페이서(14)를 분사하여 준 후 상기 유기물(15)을 그 위에 코팅시켜 갭층(13)을 형성시킨다(제3(라)도 참조). 이때 유기물은 포토리지스트(PR), 폴리비닐알콜(PVA), 또는 아크릴 수지(acrylic resin)등이 사용되며, 스페이서는 약 1∼3㎛두께로서 상, 하층을 지지하여 주는 지지물의 역할을 한다.

이어서 셀 갭 형성용 갭층(13)위에 약 1∼2㎛두께로 폴리이미드 또는 광투광성 물질을 코팅하고 이를 베이킹(baking)하여 액정보호층(16)을 형성시키고(제3(마)도 참조), 그 후 액정주입을 위한 셀 갭을 형성시키기 위하여 폴리이미드 또는 광투과성 물질을 습식 또는 건식에칭을 이용하여 하나 또는 그 이상의 액정주입구(17)를 형성시킨다(제3(바)도 참조). 이때 형성된 액정주입구(17)을 이용하여 갭층을 형성한 유기물을 제거시키는데, 상기 유기물중 포토리지스트는 포토리지스트 현상액(PR developer)으로, 기타 유기물은 탈이온수(deionized water), 아세톤, N-메틸-2 파이롤리디논(pyrrollidinone)등의 기타 에칭용제(etching solvent)를 사용하여 제거하므로써 동시에 셀 갭(18)을 형성시킨다(제3(사)도 참조).

이렇게 형성되어진 셀 갭(18)에 액정주입을 위하여 앞서 형성된 주입구(17)을 통하여 액정을 주입하여 액정층(19)을 형성시키고, 마지막으로 액정주입구의 차단 및 액정구동을 위한 구동회로막(2O)을 폴리이미드 또는 기타의 광투광성 물질로 오버코팅하여 형성시켜 본 발명의 액정표시소자의 제조공정을 종료한다(제3(아)도 참조).

전술한 공정에 의해 제작된 본 발명의 액정표시소자는 ITO 글래스(11)위에 박막의 액정배향막(12)을 형성시키고 그 위에 상, 하층 지지를 위한 스페이서(14)가 형성된 셀 갭(18)에 액정을 주입한 액정층(19)을 형성시키고, 그 위에 액정보호를 위한 박막의 액정보호층(16)과 액정구동을 위한 구동회로막(20)을 순차적으로 형성시켜서 된 것에 특징이 있다.

한편, 본 발명의 액정표시소자의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.

액정표시소자의 기본적인 구동원리는 외부에서 광이 액정표시소자를 통과할 때 액정표시소자의 내부에 구성되어 있는 액정배열이 광이소자를 통과할 수 있도록 하는 배열과 광을 통과할 수 없도록 하는 배열로 이루어져 있으므로 기판 상, 하부의 ITO 글래스에 형성되어 있는 액정 구동회로에 전원을 인가하여 액정의 배열을 제어하여 주므로써 외부로부터 유입되는 광을 액정을 통한 광의 차단 및 투과원리를 이용하여 액정표시소자를 통과할때 액정 배열에 의해 광을 차단 및 투과시킬 수 있는 것이다.

이러한 기본적인 원리로 구동되어지는 액정표시소자의 성능은 소자를 구성하는 액정의 특성에 일차적으로 의존하며, 또한 이러한 액정이 액정표시소자내에 주입되어지는 영역인 액정 셀 갭의 크기 및 균일성에 따라 소자의 효율이 변화하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 액정의 셀 갭이 작게 되어지므로써 액정을 구동하는 구동전압이 줄게 되며 또한 액정 셀 갭의 균열성이 향상되어지므로 소자의 전체적인 효율이 개선되어진다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하지만, 이것이 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

실 시 예 1

먼저 ITO 글래스에 패턴을 형성시켜 패터닝하고 그 위에 폴리이미드를 약 1000Å의 두께로 코팅한 후 러빙머신을 사용하여 러빙하여 액정을 배향하기 위한 액정배향막을 제작하였다. 그 위에 유기물인 폴리비닐알콜과 2㎛두께의 스페이서를 서로 혼합하여 상기 액정배향막위에 코팅시켜 갭층을 제작하였다.

이어서 갭층위에 폴리이미드를 약 1㎛두께로 코팅시키고 이를 베이킹하여 액정보호층을 제작하였으며, 그 후 건식에칭인 RIE법을 이용하여 상기 액정보호층위에 하나의 액정주입구를 형성시켰다. 이때 형성된 액정주입구를 통하여 폴리비닐알콜을 아세톤으로 제거시키므로써 동시에 셀 갭을 제작하였다.

그후, 액정주입구를 통하여 앞서 형성된 셀 갭에 액정을 주입하여 액정층을형성시키고, 마지막으로 폴리이미드로 오버코팅하여 액정주입구의 차단 및 액정구동을 위한 구동회로막을 제작하여 본 발명의 액정표시소자를 제작하였다.

그러므로, 본 발명에서는 셀 갭을 박막으로 형성하여 주므로써 액정의 셀 갭의 크기 및 셀 갭의 균일성을 용이하게 제어할 수 있다. 이에 따라 셀 갭의 크기를 작게, 즉 약 1∼3㎛ 정도까지 제어하여 소자의 시야각을 크게 할 수 있으며 셀 갭이 작아짐에 따라 액정을 구동하는 구동전압을 줄일 수 있다. 또한 반도체 공정에 적용되어지는 식각공정을 이용하여 액정의 주입구를 소자의 여러곳에 형성하는 것이 가능하므로 액정의 주입이 용이하게 되고 반도체 공정의 코팅기술을 이용하게 됨으로써 보다 균일한 셀 갭을 얻을 수 있는 동시에 박막 코팅방법에 따라 평판표시소자의 대형화가 가능하게 된다.

제1(가) 및 (나)도는 종래기술에 의해 제작된 액정 표시소자를 나타낸 도면이고,

제2도는 본 발명의 방법에 의해 제작된 액정 표시소자를 나타낸 도면이며,

제3(가)∼(아)도는 본 발명에 따른 약정 표시소자의 제조공정도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2, 11 : ITO 글래스 12 : 액정배향막

13 : 갭층 14 : 스페이서(spacer)

15 : 유기물 16 : 액정보호층

7, 17 : 액정주입구 18 : 셀 갭(cell gap)

9, 19 : 액정층 2O : 구동회로막

Claims

a) ITO 글래스(11)위에 박막의 액정배향막(12)을 형성시키는 공정;

b) 유기물(15)과 스페이서(14)로 상기 액정배향막(12)위에 셀 갭 형성용 갭층(13)을 형성시키는 공정;

c) 상기 갭층(13)위에 액정보호층(16)을 형성시키고 이를 에칭시켜 액정 주입구(17)를 형성시키는 공정;

d) 상기 갭층(13)의 유기물(15)을 제거하여 셀 갭(18)을 형성시키는 공정; 및

e) 액정 주입구(17)를 통하여 셀 갭(18)내에 액정을 주입하여 액정층(19)을 형성시키고 그 위에 액정주입구 차단 및 액정구동을 위한 구동회로막(20)을 형성시키는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 b)공정이 유기물(15)과 스페이서(14)를 혼합하여 액정배향막(12)위에 코팅시키거나 또는 스페이서(14)를 액정배향막(12)위로 분사한 후 유기물(15)을 코팅시키는 것으로, 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 b)공정의 유기물(15)이 포토리지스트, 폴리비닐알콜 또는 아크릴수지인 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 스페이서(14)의 크기가 1∼3㎛인 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 a)공정의 액정배향막(12)과 c)공정의 액정보호층(16)의 두께가 1∼2㎛인 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 c)공정의 액정주입구(17) 형성공정이 건식 또는 습식에칭공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 c)공정의 액정주입구(17)가 하나 또는 그 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 d)공정의 유기물 제거공정이 포토리지스트 현상액 또는 에칭용제를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 a)공정의 액정배향막(12), c)공정의 액정보호층(16) 및 e)공정의 구동회로막(20)이 폴리이미드 또는 광투광성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막공정을 이용한 액정표시소자의 제조방법.
ITO 글래스(11)위에 박막의 액정배향막(12)을 형성시키고 그 위에 상, 하층 지지를 위한 스페이서(14)가 형성된 셀 갭(18)에 액정을 주입한 액정층(19)을 형성시키고, 그 위에 액정보호를 위한 박막의 액정보호층(16)과 액정구동을 위한 구동회로막(2O)을 순차적으로 형성시켜서 된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제10항에 있어서, 상기 액정배향막(12)과 액정보호층(16)의 두께가 1∼2㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제10항에 있어서, 상기 액정층(19)의 두께가 1∼3㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.