KR100378754B1

KR100378754B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR100378754B1
Application number: KR10-2000-0035565A
Authority: KR
Inventors: 사와야마유따까; 쯔다가즈히꼬; 미즈시마시게아끼
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2003-04-07
Also published as: JP2001075090A; TW586045B; US6376271B1; KR20010007536A; JP3490375B2

Abstract

POP 구조의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 층간 절연막의 형성에 드라이 필름 레지스트를 이용한다. 상기 드라이 필름 레지스트는 베이스 필름 상에 감광성 수지를 균일하게 도포하고, 또한 상기 감광성 수지의 막면에 보호 필름층이 형성되어 제작된다. 유리 기판 부근까지 유도된 드라이 필름 레지스트는, 전사 직전에 보호 필름이 박리되고, 전사 롤러에 의해 상기 유리 기판에 감광성 수지가 가열·압착되어, 층간 절연막이 형성된다.

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{FABRICATION METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 POP(Pixel on Passivation) 구조의 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치를 구성하는 단위 화소의 개구율은, 디스플레이 자체의 밝기에 직결되기 때문에, 종래부터 액정 표시 장치의 고개구율화가 요구되어 왔다. 이 수법으로서 도 10c에 도시한 바와 같이, TFT(Thin Film Transistor: 102) 등의 능동 소자(스위칭 소자)가 부착된 유리 기판(101)과 화소 전극(103b: 도 10a 중, 일점 쇄선으로 나타내고 있다) 사이에 층간 절연막(104)을 설치하고, 화소 전극(103b)과, ITO(Indium Tin 0xide) 등으로 이루어지는 투명 전극인 하층 전극(105)을, 컨택트홀(106)을 통해 접속하는 POP 구조가 제안될 수 있다. 상기 POP 구조의 액정 표시 장치의 경우, 도 1Oa에 도시되어 있는 신호 배선[게이트 신호 배선(122) 및 소스 신호 배선(121)]의 상부까지를 화소 영역으로 하는 것이 가능해지기 때문에, 도 10b에 도시되어 있는 POP 구조가 아닌 액정 표시 장치의 화소 전극(103a: 도 10a 중, 이점 쇄선으로 나타나 있다)과 비교하면 개구율이 높다.

또한, 도 1Oa는 화소 전극이 형성되는 측의 기판인 화소 기판(배면 기판)의 일 화소분 주변을 나타내는 평면도이고, POP 구조가 아닌 화소 전극(103a)과, POP 구조의 화소 전극(103b)을, 비교를 위해 동시에 도시하고 있다.

또한, POP 구조의 액정 표시 장치에 있어서의 화소 전극(103b)에 광 확산성을 갖게 하기 위해서는, 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(1O4)의 표면에 미세한 요철을 형성하고, 또한 화소 전극(103b)을 알루미늄 등의 고반사 재료로 제작하여 반사 전극으로 한다. 이에 따라, 개구율이 높고, 또한 시차가 발생하지 않는 반사형의 액정 표시 장치가 실현 가능해진다.

또한, 도 11a는 요철이 형성된 반사 전극을 포함한 화소 기판의 평면도(컨택트홀은 도시하지 않음)이고, 도 11b는 화소 기판의 일 화소당의 단면도이다.

또한, 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 요철 영역(반사 영역: 107)과, 층간 절연막(104)을 제외한 영역(투과 영역: 108)을 동시에 제작하고, 반사 영역(107)에는 화소 전극(103b)에 알루미늄 등의 고반사 재료를 채용한 반사 전극,투과 영역(108)에는 투명 전극의 하층 전극(105)을 이용함으로써, 투과형 표시와 반사형 표시의 양쪽 사용이 가능한 하이브리드형 액정 표시 장치도 개발되어 있다.

상기 층간 절연막(104)에 대해서는, 다음의 3가지 특성이 요구된다.

① 충분한 막 두께가 얻어지는 것.

② 면 내에서의 막 두께 분포의 변화가 작은 것.

③ 가공성이 좋은 것.

이와 같은 층간 절연막(104)으로서는, SiNx, SiO₂등의 무기막, 또는 포토레지스트 등의 감광성 유기막(감광성 수지)이 생각되지만, SiNx, SiO₂등의 무기막은 후막화(厚膜化)나 가공성에 어려움이 있으므로, 원하는 광 산란 특성을 얻기 위해서, 형상을 제어한 미세한 요철이 요구되는 반사형 액정 표시 장치에 거의 이용할 수 없다.

이에 대해 감광성 유기막은, 포토리소그래피 공정에 의해 컨택트홀(106) 및 요철 등을 형성할 수 있으므로, POP 구조의 액정 표시 장치의 층간 절연막(104)으로서 사용되는 경우가 많다.

그러나, 종래의 방법에서는, (1) 층간 절연막의 막 두께 분포, (2) 기생 용량, (3) 반사형 액정 표시 장치의 제조, 및 (4) 하이브리드형 액정 표시 장치의 제조에 대해 각각 이하에 설명하는 바와 같은 문제가 발생된다.

(1) 층간 절연막의 막 두께 분포

도 13a 내지 도 13e에는, POP 구조의 액정 표시 장치의 대표적인 제조 공정도가 도시되어 있다. 또한, 13a 내지 도 13e에서는 도면의 번잡화를 회피하기 위해서 TFT, 신호 배선 등은 생략되어 있다. POP 구조의 액정 표시 장치의 제조 방법은 이하와 같다.

① 하층 전극(105)이 형성된 유리 기판(101) 상에, 층간 절연막(104)으로서 스핀 코터에 의해 감광성 수지막이 형성된다(도 13a 참조).

② 상기 하층 전극(105)과, 후의 공정에서 형성되는 화소 전극(103b)을 접속하기 위한 컨택트홀(106)을 형성하기 위해, 포토마스크(110)를 이용하여 상기 층간 절연막(104)에 노광한다(도 13b 참조).

③ 현상, 소성을 거쳐서, 층간 절연막(104)이 완성된다(도 13c 참조).

④ 상기 층간 절연막(104) 상에, 화소 전극(103b) 형성용으로서 ITO막이 성막된다(도 13d 참조).

⑤ 상기 ITO막을 소정의 형상으로 형성하여, 화소 전극(103b)를 형성한다(도 13e 참조).

상기 도 13a에 도시되는 ①의 공정에 있어서, 층간 절연막(104)은 스핀 코터에 의해 형성되어 있다. 스핀 코터의 이점은, 비교적 균일한 막 두께를 얻기 쉬운 것이지만, 용매를 포함한 감광성 수지 재료를 도포하기 때문에, 용매의 건조 시에「불균일 건조」와 같은 상태가 발생된다. 이「불균일 건조」의 현상은 층간 절연막(104)의 막 두께가 두꺼울수록 현저해진다.

또한, 도 14a에 도시한 바와 같이, 스핀 코터의 동작 원리 상, 기판 주변부 상의 주변 층간 절연막(104a)의 막 두께는, 기판 중앙부 상의 중앙 층간절연막(104b)의 막 두께에 비교하여, 표면 장력 등의 영향으로 두꺼워지기 쉽다. 그 결과, 동일 기판 내에서 특정 정도(程度)의 막 두께 분포가 발생된다.

층간 절연막의 후막화의 효과에 대해서는, 후술의「기생 용량」의 부분에서 설명하기 때문에 여기서는 생략하지만, 스핀 코터에 의해 층간 절연막 등의 도포 재료의 후막화를 도모하는 경우, 생각되는 방법은 다음의 3가지이다.

① 코터의 회전수를 떨어뜨린다.

② 중첩 도포를 행한다.

③ 도포하는 재료의 점도를 높인다.

그러나, 상기 각 방법은 각각 큰 문제점을 갖고 있다.

스핀 코터를 사용한 도포 공정의 경우, 기판을 회전시킴으로써 균일한 막 두께를 얻음과 함께, 재료에 혼입된 용제를 증발시키고 있다. 일반적으로, 고속으로 회전할수록 이들 효과는 커지기 때문에, 저속 회전으로 막을 형성한 경우에는 이들의 효과는 적게 된다. 이 때문에, POP 구조로 대표되는, 「최종 형태로서 액정 표시 장치 내에 도포 재료가 남는」 액정 표시 장치에 있어서는, ①의 수법을 채용하는 것은 어렵다.

또한, ②의 방법에서의 문제점은 분명하며, 「도포→포트리소그래피→소성」의 공정을 반복하는 것은, 불필요하게 공정수를 증가시켜 처리량의 저하, 불량의 증가를 초래한다. 또한, 단순히 도포를 반복한 경우, 즉, 「도포→도포→… …→도포→포토리소그래피→소성」으로 한 경우, 레지스트 등의 재료가 소성되기 전에 다음의 재료가 토출되기 때문에, 그 용제에 의해 먼저 형성된 막이 녹아버린다.그 결과, 예를 들면 1회째의 도포에 의해 형성되는 막 두께가 a㎛에서, n회 도포 공정을 반복하였다고 해도, 그 막 두께는 a×n㎛로는 되지 않고 (a×n㎛ 이하로 되고), 또한 도포 불균일도 발생되기가 쉽다.

③의 수법은 후막화의 방법으로서 일반적으로 널리 사용되고 있는 방법이다. 그러나 이 방법의 경우, (a) 재료의 토출(吐出) 시간의 증가, (b) 도포 공정의 각종 조건의 최적화라고 하는 문제를 들 수 있다.

상기 (a)의 문제에 대해 설명한다. 레지스트 등의 재료를 토출하는 경우에는, 혼입한 이물질 등을 제거하기 위해 필터를 거치는 경우가 많다. 이 때, 토출하는 재료의 점도가 크면, 필터를 통과시키기 위해 상당한 압력을 가하지 않으면 안되어, 시간도 요하게 된다. 또한, 토출 시간을 짧게 하기 위해 필터의 눈을 거칠게 하면, 이물질 등을 충분히 제거할 수 없게 되기 때문에, 필터의 눈을 거칠게 하여 토출 시간의 증가를 억제시키는 것도 불가능하다.

또한, 상기 (b)의 문제는 재료, 도포되는 기판에 의해 변화하지만, 토출된 재료를 기판 전체에 고르게 펴는 것의 곤란함(도포되지 않은 영역이 발생하는 등)이나, 기판 전체의 막 두께를 균일화하기 위한 최종 단계에서의 분사 등, 도포 공정의 각 단계에서, 소위 「조건 설정」을 매우 엄밀히 행할 필요가 생기는 것이다. 만일, 최적의 조건이 발견되었다고 해도, 기판의 상태의 변화, 주변 환경, 재료 그 자체의 시간 경과적 변화에 의해, 그「최적 조건」도 변화함으로써 항상 안정된 막질(두께, 면내 분포)의, 후막화된 층간 절연막을 형성하는 것은 매우 곤란하다.

상술한 바와 같은 후막화의 문제를 예로서 거론하는 경우가 적었던 이유는,액정 표시 장치에 사용되는 TFT 등의 능동 소자를 형성하기 위한 레지스트막은 에칭 후에 박리되기 때문에, 종래의 해상도의 액정 표시 장치를 제작하기 위해서는, 상기 레지스트막의 막 두께 분포가 특히 문제시되는 일은 없기 때문이다. 그러나, 레지스트막을 POP 구조의 액정 표시 장치의 층간 절연막에 사용하는 경우에는, 최종 형태로, 막 두께 분포의 형상이 그대로 셀 내에 남게 된다. 이 때문에, POP 구조의 액정 표시 장치에서는, 층간 절연막의 막 두께의 분포는 셀두께의 불량으로 직결한다.

도 14b에는, 층간 절연막(104)의 막 두께 분포가 기판 단위로 발생한 경우에, 유리 기판(101) 상에 층간 절연막(104)이 형성된 화소 기판(111)과, 대향 기판(112)을, 기판 시일재(113; sealing material)로 접합시켜 패널화했을 때의 단면도가 모식적으로 나타나 있다. 이러한 액정 셀에서의 중앙부의 셀 갭 d3은, 주변부의 셀 갭 d4보다도 커지게 된다. 이와 같은 셀두께의 불균일(기판 내에서의 셀두께 분포가 크다)은, 특히 반사형 액정 표시 장치에서 현저히 확인된다. 그 이유는, 주위 광을 이용하므로 투과형과 같이 백 라이트에 의한 조정이 불가능한 것이나, 리타데이션(retardation)이 셀두께의 2배에 비례하기 때문에, 투과형에 비해 2배의 영향을 받는 것, 등을 들 수 있다.

이와 같이, 셀두께의 불균일이 표시의 균일성에 직접 영향을 주는 액정 표시 장치에서는, 층간 절연막의 후막화를 스핀 코터로 실현하는 것은 매우 곤란하다.

(2) 기생 용량

도 15에 도시한 바와 같이, POP 구조의 투과형 액정 표시 장치에 있어서, 신호 배선[게이트 신호 배선(122) 및 소스 신호 배선(121)]의 경계까지를 표시에 이용하는 경우, 자연히 화소 전극(103b: 도면 중 일점 쇄선으로 나타내고 있다)과 신호 배선[게이트 신호 배선(122) 및 소스 신호 배선(121)]과 중첩되는 영역(114)이 발생한다. 또한 반사형 액정 표시 장치에서는, 전방면으로부터의 광을 이용하기 때문에, 게이트 신호 배선(122) 및 소스 신호 배선(121) 상도 화소 전극(103b)으로 서 이용할 수 있기 때문에, 상술한 중첩되는 영역(114: 사선 영역)의 폭이 더욱 커진다.

이 영역(114)에 의해 기생 용량이라 불리는 용량 성분이 발생한다. 이 기생 용량은, 이하에 수학식 1에서 나타낸 바와 같이, 각 신호 배선[게이트 신호 배선(122), 소스 신호 배선(121)]과 화소 전극(103b)이 중첩되는 영역(114)이 증가하면, 당연히 커진다.

C : 기생 용량, εr : 비유전률, ε₀: 진공의 유전률

S: 신호 배선과 화소 전극의 중첩 부분의 면적, d: 전극 사이 거리

상기한 바와 같은 기생 용량은, 크로스토크의 발생, 드라이버로의 부하 등의 문제를 발생시킨다. 또한 기생 용량의 발생을 무시할 수 있는 드라이버, 능동 소자의 설계도 가능하지만, 그 경우, 소비 전류의 증대를 초래하여, 액정 표시 장치의 저소비 전력이라는 우위성이 손상된다.

이상의 점으로부터, 기생 용량을 저감시킬 필요가 있다. 기생 용량을 저감시키기 위해서는, 상술한 수학식 1에 의해, ① 신호 배선과 화소 전극과의 중첩 부분의 면적 S를 작게 한다, ② 층간 절연막의 비유전률 εr을 낮춘다, ③ 신호 배선과 화소 전극과의 중첩 부분의 전극 사이 거리 d를 넓게 한다, 등이 생각된다. 그러나, 상기 면적 S는 개구율을 유지하기 위해 저하시킬 수 없고, 또한, 유기막의 비유전률은 액정에 대해 극단적으로 저하시키는 것이 곤란하기 때문에, 전극 사이 거리 d를 크게 하는 수법이 가장 유효하다고 생각된다.

본 출원인은, 액정의 두께와 동일 정도의 두께를 갖는 유기막을 층간 절연막으로서 이용한 경우, 그 막 두께가 3∼4㎛ 이상이면 표시에 악영향(크로스토크)을 주지 않고, 또한 소비 전력의 증가를 방지하는 것이 가능해지는 것을 실험적으로 확인하였다. 그러나, 상술한 스핀 코터에 의해, 3∼4㎛ 이상이라는 막 두께를, 액정 패널의 셀 두께에 영향을 주지 않을 정도의 막 두께 분포로 도포하는 것은 매우 곤란하기 때문에, 현상 등의 공정에서 필연적으로 발생하는 「막 감소」라 불리는 막 두께의 저하가, 막 두께 분포를 더욱 크게 하는 경향이 있는 것도 확인되었다. 이와 같은 막 두께 분포는, 특히 반사형 액정 표시 장치를 제작하는 경우, 「반사 불균일」이라 불리는 광 확산성의 분균일도 동시에 야기하여, 극단적으로 표시 품질을 저하시킨다.

(3) 반사형 액정 표시 장치의 제조

반사형 액정 표시 장치는, 패널 전방면으로부터의 광을 반사 전극에 의해 반사하여 표시에 이용하고 있지만, 이 때, 반사 전극에 광 확산 기능을 부가함으로써「화이트(white)」표시를 행하고 있다. 이 때문에 층간 절연막 표면에는 미세한 요철이 가공되게 된다. 도 16a 내지 도 16e에는, 상기 층간 절연막 표면의 요철 패턴을 제조하는 공정이 도시되어 있다.

① 하층 전극(105)이 형성되어 있는 유리 기판(101) 상에, 층간 절연막(104)으로서 스핀 코터에 의해 감광성 수지를 도포한다(도 16a 참조).

② 요철 형성용 포토마스크(115)에 의해 층간 절연막(104)을 반 노광한다(도 16b 참조).

③ 컨택트홀 형성용 포토마스크(110)에 의해, 컨택트홀(106) 형성 부분을 노광한다(도 16c 참조).

④ 현상에 의해 노광된 부분을 제거한다(도 16d 참조).

⑤ 소성에 의해 층간 절연막(104)에 열가소성이 생겨, 요철 부분이 완만하게 변형된다(도 16e 참조).

상기 ②의 공정에서는, 프로세스 단축을 도모하기 위해서, 층간 절연막(104)의 표면의 요철 형상 그 자체는「반 노광」 프로세스를 채용하고 있다. 「반 노광」 프로세스란, 현상 완료 시에 제거 영역의 감광성 수지로 이루어지는 막이 어느 정도 남도록, 즉, 상기 감광성 수지로 이루어지는 막의 기초가 노출되지 않도록 노광한 프로세스를 나타내고 있다. 상기 반 노광 프로세스를 채용하면, 현상 완료 시의 층간 절연막(104)의 단면은 도 16d에 도시한 바와 같이 하여도, 그 후의 소성에 의해 완만한 요철 형상을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 프로세스를 채용하면서, 층간 절연막(104)의 후막화를 행하면 다음과 같은 문제가 발생한다.

(a) 노광, 현상 공정 종료시에 남은 요철의 바닥의 부분의 막 두께가 두껍기때문에, 소성 시의 열가소성이 생겨 평탄화하게 된다(도 17a 참조).

(b) 노광량을 증대시키면 어느 정도의 요철 형상은 실현할 수 있지만, 소성 시의 열 변형에 의해 평탄화가 발생하기 때문에, 결과적으로 막 두께가 감소하게 된다(도 17b 참조).

(c) 기생 용량의 발생을 억제하기 위해, 신호 배선[게이트 신호 배선(122), 소스 신호 배선(121)] 상의 층간 절연막(104)의 표면에 요철 패턴을 실시하지 않고, 이 부분의 층간 절연막(104)을 그대로 남기는 경우, 요철 형성 영역과 신호 배선 영역 사이에서 단차가 발생된다(도 17c 참조). 그 때문에, 화소 부분의 셀두께가 두껍게 되는, 스위칭 도메인이 발생하는, 등의 문제가 발생된다.

이상과 같이, 「반 노광」 프로세스와 감광성 수지로 이루어지는 층간 절연막의 후막화와의 양쪽을 만족시키는 프로세스를 확립하는 것은 매우 곤란하며, 또한, 프로세스 상의 마진도 좁다.

(4) 하이브리드형 액정 표시 장치의 제조

도 18의 (a)에 하이브리드형 액정 표시 장치의 기본적인 구조를 나타낸다. 상기 하이브리드형 액정 표시 장치에 있어서, 투과 영역(108)의 액정층(118)의 리타데이션 R1 및 반사 영역(107)의 액정층(118)의 리타데이션 R2는, 다음에 나타내는 수학식으로 구해진다.

(R1 : 투과 영역의 리타데이션, R2 : 반사 영역의 리타데이션, Δn : 액정의 굴절율 이방성, d1: 투과 영역의 셀두께, d2 : 반사 영역의 셀두께)

상기한 수학식 2 및 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 각 영역의 리타데이션 R1, R2는, 각 영역의 셀 두께 d1, d2의 값에 의해 변화하는, 즉, d1, d2의 값에 의해 전압-투과(반사)율 특성이 변화한다. 또한, 도 18의 (a)에 도시되어 있는 하이브리드형 액정 표시 장치는, 노멀리 블랙 모드의 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 18의 (a)에 있어서, 참조 번호(116)는 편광 소자이며, 참조 번호(117)는 백 라이트이다.

도 18의 (b)에는, 투과 영역(108)의 전압-투과율 특성이 도시되어 있다. 투과 영역(108)의 셀두께 d1이 반사 영역(107)의 셀두께 d2에 대해,

의 관계를 만족시키고 있는 경우, 반사 영역(107)의 전압-반사율 특성은, 도 18의 (c)에 도시한 바와 같이, 투과 영역(108)과 비교하여 리타데이션 변화가 커진다.

이에 대해, 투과 영역(108)의 셀두께 d1이 반사 영역(107)의 셀두께 d2에 대해,

의 관계를 만족시키고 있는 경우, 도 18의 (d)에 도시한 바와 같이, 반사 영역(107)의 전압-반사율 특성은, 투과 영역(108)과 대략 일치한다.

이 때문에 반사 영역(107)의 층간 절연막(104)을 셀두께 d2와 동일 정도로 하고, 투과 영역(108)의 셀두께 d1을 반사 영역(107)의 셀두께 d2의 2배로 함으로써, 광학 특성의 일치를 도모할 수 있다. 그러나, 액정의 셀 두께는 3∼5㎛ 정도인 것을 생각하면 , 두꺼운 층간 절연막(104)을 형성할 필요가 생기지만, 이 점에 대해서는 앞에서 진술한 바와 같이 스핀 코터에서는 곤란하다.

본 발명의 목적은, 층간 절연막의 막 두께 분포를 작게 하여 안정된 셀두께를 얻을 수 있고, 또한 상기 층간 절연막의 후막화를 용이하게 행할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 실현하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 액정층을 통해 대향 배치되는 한쌍의 기판 중, 적어도 한쪽의 기판이 투광성을 갖는 투광성 기판이며, 상기 투광성 기판에 대향 배치되는 배면 기판 상에 층간 절연막을 통해 화소 전극이 형성되어, 상기 층간 절연막에 형성된 컨택트홀을 통해 하층 전극과 상기 화소 전극이 접속되는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,

(a) 상기 배면 기판 상에 신호 배선 및 하층 전극을 형성하는 스텝과,

(b) 상기 배면 기판 상에, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 층간 절연막을 형성하는 스텝과,

(c) 상기 층간 절연막을 소정의 형상으로 패터닝하고, 상기 하층 전극의 위치에 맞춰 컨택트홀을 형성하는 스텝과,

(d) 상기 층간 절연막 상에 화소 전극을 형성하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 방법에 따르면, 화소 전극이 형성되는 측의 배면 기판과, 화소 전극 사이에, 층간 절연막이 형성되는 POP(Pixel on Passivation) 구조의 액정 표시 장치를 형성할 때, 상기 층간 절연막을 드라이 필름 레지스트를 이용하여 형성한다. 그렇기 때문에, 상기 배면 기판 내에서의 막 두께 분포가 매우 작고, 또한 막 두께가 두꺼운 층간 절연막을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다. 이것은, 드라이 필름 레지스터에 미리 형성된, 균일하고, 또한 원하는 막 두께의 층간 절연막용의 막을 이용하여 층간 절연막을 형성하기 때문이다.

또한, 예를 들면 종래의 스핀 코터에 의한 층간 절연막의 형성 방법에서는,첫회에 적하한 재료의 대부분이 원심력으로 기판밖으로 분산하기 위해, 실제로 배면 기판 상에 남는 재료는 극히 약간이지만, 본 발명의 방법과 같이 드라이 필름 레지스트를 이용하여 층간 절연막을 제작함으로써, 재료의 낭비를 줄여 비용의 증가를 억제할 수가 있다.

이에 따라, 셀두께의 불균일에 의해 발생하는 표시 불량을 저감할 수가 있다. 또한, 스핀 코터를 이용하는 방법과 비교하여 재료를 절약할 수 있기 때문에, 비용 절감도 도모할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은, 이하에 설명하는 기재에 의해서 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이익은, 첨부 도면을 참조한 다음의 설명에서 명백하게 될 것이다.

도 1의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 드라이 필름 레지스트를 제작하는 모습을 모식적으로 나타내는 설명도이며, 도 1의 (b)는 상기 드라이 필름 레지스트를 이용하여 층간 절연막을 형성하는 모습을 모식적으로 나타내는 설명도.

도 2a 내지 도 2e는 상기 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 화소 기판을 형성하는 공정을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 3a는 상기 화소 전극의 일 화소분 주변의 구성을 나타내는 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 A-A 단면도.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 이용되는, 드라이 필름 레지스트 형성용의 요철 형성용 금형의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 5a 및 도 5b는 상기 요철 형성용 금형을 이용하여 드라이 필름 레지스트를 형성하는 공정을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 6a 내지 도 6e는 상기 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 화소 기판을 형성하는 공정을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 화소 기판을 형성하는 공정을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 8a는 상기 제1 및 제2 실시예에 있어서의 층간 절연막 형성 시에 이용되는 포토마스크이고, 도 8b는 상기 제2 및 제3 실시예에 있어서의 층간 절연막 형성 시에 이용되는 포토마스크이며, 도 8c는 상기 제3 실시예에 있어서의 층간 절연막 형성 시에 이용되는 포토마스크를 나타내는 평면도.

도 9는 상기 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조되는 하이브리드형 액정 표시 장치의 개략 단면을 나타내는 설명도.

도 1Oa는 종래의 POP 구조가 아닌 액정 표시 장치의 화소 전극과, 종래의 POP 구조의 액정 표시 장치의 화소 전극과의 비교를 행하는 설명도이고, 도 10b는 POP 구조가 아닌 종래의 액정 표시 장치의, 도 1Oa에 있어서의 B-B 단면도이며, 도 10c는 POP 구조의 종래의 액정 표시 장치의, 도 10a에 있어서의 B-B 단면도.

도 11a는 종래의 POP 구조의 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 요철이 형성된 반사 전극을 구비한 화소 기판의 평면도이고, 도 11b는 상기 화소 기판의 일 화소당 단면도.

도 12a는 종래의 POP 구조의 하이브리드형 액정 표시 장치에 있어서, 요철이 형성된 반사 전극을 구비한 화소 기판의 평면도이고, 도 12b는 상기 화소 기판의 일 화소당 단면도.

도 13a 내지 도 13e는 종래의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 화소 기판을 형성하는 공정을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 14a는 층간 절연막의 막 두께 분포가 발생한 모습을 나타내는 화소 기판의 단면도이고, 도 14b는 화소 기판을 패널화했을 때의 셀 두께 분포를 나타내는 단면도.

도 15는 화소 전극과 신호 배선과의 중첩 부분을 설명하는, POP 구조의 액정 표시 장치의 개략 평면도.

도 16a 내지 도 16e는 종래의 반사형 액정 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 공정도.

도 17a 내지 도 17c는 후막화한 층간 절연막 표면에 요철을 형성하는 경우에 발생하는 문제점을 설명하는 설명도.

도 18의 (a)는 하이브리드형 액정 표시 장치의 기본적인 구성을 나타내는 단면도이고, 도 18의 (b)는 상기 하이브리드형 액정 표시 장치의 투과 영역에서의 전압-투과율 특성을 나타내는 그래프이며, 도 18의 (c)는 상기 투과 영역에서의 셀두께 d1과, 상기 하이브리드형 액정 표시 장치의 반사 영역에서의 셀두께 d2가, d1<2·d2의 관계를 만족시키는 경우의, 상기 반사 영역에서의 전압-반사율 특성을 나타내는 그래프이고, 도 18의 (d)는 상기 투과 영역에서의 셀두께 d1과, 상기 반사 영역에서의 셀두께 d2가, d1=2·d2의 관계를 만족시키는 경우의, 상기 반사 영역에서의 전압-반사율 특성을 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유리 기판

3 : 층간 절연막

18 : 드라이 필름 레지스트

19 : 베이스 필름

20 : 감광성 수지(감광성 재료)

21 : 보호 필름층

22 : 롤형 드라이 필름 레지스트

23 : 보호 슬릿

24 : 히터

25 : 전사 롤러

26 : 도입 영역

27 : 보호 필름 박리 장치

28 : 보호 필름 와인딩 롤러

〔실시예 1〕

본 발명의 제1 실시예에 대해 도 1 내지 도 3, 및 도 8에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 또한, 본 실시예에 있어서는, POP 구조(Pixel on Passivation)의 투과형 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 2a 내지 도 2e에는, 상기 POP 구조의 투과형 액정 표시 장치의 제조 공정이 도시되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 도면의 번잡화를 회피하기 위해서, 스위칭 소자로서 이용되는 박막 트랜지스터(이하, TFT(Thin Film Transistor)라 칭한다. ), 및 신호 배선 등은 생략되어 있다. 상기 POP 구조의 투과형 액정 표시 장치의 제조 방법은 이하와 같다.

① ITO(Indium Tin 0xide) 등으로 이루어지는 투명 전극인 하층 전극(2)이 형성된 유리 기판(배면 기판: 1) 상에, 감광성 수지막이나 드라이 필름 레지스트를 이용하여 층간 절연막(3)이 형성된다(도 2a 참조).

② 상기 하층 전극(2)과, 후의 공정에서 형성되는 화소 전극(5)을 접속하기 위한 컨택트홀(4)을 형성하기 위해서, 도 8a에 도시되어 있는 포토마스크(6: 블랙 부분 : 차광 영역, 화이트 부분 : 투광 영역)를 이용하여 상기 층간 절연막(3)에노광한다(도 2b 참조).

③ 현상, 소성을 거쳐서, 층간 절연막(3), 컨택트홀(4)이 완성된다(도 2c 참조).

④ 상기 층간 절연막(3) 상에 화소 전극(5)이 되는 ITO막이 성막된다(도 2d 참조).

⑤ 상기 ITO막을 소정의 형상으로 형성하여, 화소 전극(5)을 형성한다(도 2 e 참조).

또한, 상기 하층 전극(2)은 반드시 ITO일 필요는 없고, 불투명한 금속막이어도 좋다.

이상과 같은 공정에 의해 완성된 투과형 액정 표시 장치의 화소 기판의, 일 화소분 주변을 나타내는 평면도를 도 3a에, 상기 도 3a의 A-A 단면도를 도 3b에 도시한다. 또한, 도 3a 및 도 3b에는, 도 2에 있어서 생략되어 있던 TFT 및 신호 배선이 도시되어 있다.

유리 기판(1) 상에 복수의 게이트 신호 배선(7) 및 보조 용량 작성용 신호선(8)이 상호 대략 평행하게 설치되어 있다. 상기 게이트 신호 배선(7)으로부터는, 일 화소마다 게이트 전극(9)이 분기하고 있다. 상기 게이트 신호 배선(7)에는, 후술하는 게이트 절연막(12)을 통해 소스 신호 배선(10)이 교차하여 배치되어 있다. 상기 소스 신호 배선(10)으로부터는, 일 화소마다 소스 전극(11)이 분기하고 있다. 상기 게이트 절연막(12)은, 상기 게이트 신호 배선(7), 소스 신호 배선(10), 및 보조 용량 작성용 신호선(8)을 덮어, 유리 기판(1) 상의 거의 전면에설치되어 있는 층이다.

상기 소스 전극(11)은, 상기 게이트 절연막(12), 후술하는 a-Si층(13), 및 컨택트층인 n⁺a-Si층(14a)을 통해 상기 게이트 전극(9)의 한쪽의 측부에 중첩 형성되어 있다. 상기 a-Si층(13)은, 게이트 전극(9)의 상측에 게이트 절연막(12)을 통해 형성되어 있는 층이다.

또한, 상기 게이트 전극(9)의 다른쪽의 측부에는, 상기 게이트 절연막(12),상기 a-Si층(13), 및 컨택트층인 n⁺a-Si층(14b)을 통해 드레인 전극인 하층 전극(2)이 중첩 형성되어 있다. 상기 하층 전극(2)은 상기 보조 용량 작성용 신호선(8) 상까지 연장하여 형성되어 있다. 상기 하층 전극(2)의 연장 부분(2a)과 상기 보조 용량 작성용 신호선(8)은, 상기 게이트 절연막(12) 통해 대향 배치되어 있고, 보조 용량(15)을 형성하고 있다. 또한, 상기 a-Si층(13) 상에 설치되어 있는 참조 부호 16은, 에칭 스토퍼이다.

또한, 화소 전극(5)을 선택적으로 구동하기 위한 스위칭 소자인 TFT(17)는, 상기 게이트 전극(9), 소스 전극(11), 하층 전극(2) 등으로 구성되어 있다.

상기 TFT(17) 및 하층 전극(2) 등의 위에, 층간 절연막(3)을 통해 화소 전극(5: 도 3a에 있어서는 일점 쇄선으로 나타내고 있다)이 배치되어 있다.

다음에, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서의 층간 절연막(3)의 형성 방법에 대해, 상세히 설명한다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 상술한 ①의 공정에서 층간 절연막(3)을 형성할 때, 드라이 필름 레지스트(DFR: Dry film Resist)가 이용된다. 그래서, 도 1의 (a) 및 (b)를 이용하여, 드라이 필름 레지스트에 의한 층간 절연막(3)의 형성 방법에 대해, 이하에 설명한다.

도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 드라이 필름 레지스트(18)는, 예를 들면 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 이루어지는 투명한 베이스 필름(19) 상에, 감광성 수지(20)를 슬릿 코터 등의 도공기를 이용하여, 감광성 수지 도포용 보호 슬릿(23)으로부터 균일하게 도포하고, 히터(24)를 이용하여 100℃에서 5분간 건조시키고, 또한, 상기 감광성 수지(20)의 막면에, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 보호 필름층(21)을 형성함으로써 얻을 수 있다. 상기 보호 필름층(21)은, 감광성 수지(20)에 대한 외부로부터의 손상이나 이물질의 부착을 방지하기 위해 설치되는 층이다. 이와 같이 형성된 드라이 필름 레지스트(18)는, 롤형으로 감겨져 롤형 드라이 필름 레지스트(22)로 된다. 또한, 상기 감광성 수지(20)에는, 특별한 제한 없이 공지의 재료를 사용할 수 있지만, 아크릴계의 감광성 수지 재료를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

다음에, 이상과 같이 제작된 드라이 필름 레지스트(18)를, 진공 라미네이터를 이용하여 TFT(17), 하층 전극(2) 등이 형성되어 있는 유리 기판(1)에 전사한다. 상기 진공 라미네이터의 예로서는, ANGER ELECTRONIC(GMBH사 제조)의, VACUUM LAMINATOR TYPE VCL 등이 있다. 도 1의 (b)에는, 상기 진공 라미네이터를 이용하여, 드라이 필름 레지스트(18)를 유리 기판(1) 상에 전사하는 모습이 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 1의 (b)에 있어서는, 상기 유리 기판(1) 상에 형성되어있는 TFT(17) 및 하층 전극(2) 등은 생략되어 있다.

도 1의 (b) 중에서, 전사(가열·압착) 롤러(25)와 롤형 드라이 필름 레지스트(22) 사이에는, 상기 롤형 드라이 필름 레지스트(22)로부터의 드라이 필름 레지스트(l8)의 도입 영역(26)에서, 드라이 필름 레지스트(18)에 휘거나 주름이 발생하지 않도록 장력이 걸려 있다. 이것은, 상기 도입 영역(26)에서의 주름이나 휘는 것이 원인이 되어, 유리 기판(1)에의 드라이 필름 레지스트(18)의 전사 시에 발생하는 감광성 수지(20: 전사 후에 레지스트층으로서 기능하는 층)의 불균일이나 기포의 발생을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 장력의 크기는, 사용되는 감광성 수지(20)의 재료, 및 전사하는 유리 기판(1)의 사이즈에 따라서 적절하게 조건이 얻어진다.

유리 기판(1) 부근까지 유도된 드라이 필름 레지스트(18)는, 상기 유리 기판(1)에의 전사 직전에 보호 필름 박리 장치(27)에 의해 보호 필름(21)이 박리되고, 전사 롤러(25)에 의해 유리 기판(1)에 감광성 수지(20)가 가열·압착되어, 층간 절연막(3)이 형성된다. 또한, 박리된 보호 필름(21)은, 보호 필름 와인딩 롤러(28)에 감긴다. 또한, 감광성 수지(20)가 전사된 후에 남는 베이스 필름(19)은, 베이스 필름 와인딩 롤러(29)에 감긴다.

이상의 공정에 의해 제작된, 층간 절연막(3)이 설치된 유리 기판(1)은, 상술한 도 2b 내지 도 2e에 도시되는 공정 ② 내지 ⑤를 거쳐, POP 구조의 투과형 액정 표시 장치의 화소 기판으로서 완성된다.

본 실시예에 따른 제조 방법과 같이, 층간 절연막(3)을 형성할 때에 드라이필름 레지스트(18)를 이용하는 이점으로서는, 다음과 같은 것을 들 수 있다. 우선, 스핀 코터를 이용하는 것보다도 쓸모없이 되는 재료가 적기 때문에, 비용을 절감할 수 있다. 즉, 스핀 코터를 이용하는 것보다도 부재의 비용 장점이 있다. 구체적으로 설명하면, 스핀 코터에서는 최초에 적하한 레지스트 등의 대부분이 원심력으로 유리 기판(1) 밖으로 날라가기 때문에, 실제로 유리 기판(1) 상에 남는 레지스트는 조금밖에 없고, 이용한 레지스트의 대부분이 쓸모없게 되지만, 드라이 필름 레지스트(18)를 이용하면 그와 같은 레지스트의 낭비가 생기지 않는다. 다음에, 스핀 코터를 이용하는 것보다도 막 두께의 균일성이 좋은 층간 절연막(3)을 형성할 수 있다.

확실히, 베이스 필름(19) 상에 도공되는 감광성 수지(20)는 도공(塗工)의 시점 및 종점 부분에서, 역시 막 두께의 변동이 발생한다. 그러나, 롤 형상의 드라이 필름 레지스트(22)에는, 매우 긴 드라이 필름 레지스트(18)가 감겨지므로, 매우 긴 베이스 필름(19) 상에서의 감광성 수지(20)의 도공의 시점 및 종점 부분의 영역은 전체에 비해 극히 일부이다. 이에 따라, 막 두께가 변동한 상기 시점 및 종점 부분을 사용하지 않더라도 비용적 측면에서 단점이 되는 경우가 적고, 더구나 스핀 코터와 비교한 경우에는, 문제가 되지 않을 정도의 부재가 절약될 수 있다.

또한, 베이스 필름(19)에 감광성 수지(20)를 도공한 단계에서, 도 1의 (a)에 도시되어 있는 히터(24)에 의해 용매의 건조가 행해지기 때문에, 스핀 코터로 도포했을 때과 같이, 도포한 후 유리 기판(1) 상에서 용매의 건조를 행할 필요가 없다. 다시 말하면, 사전에 어느 정도 건조시키고 있기 때문에, 가령 「불균일 건조」가발생하였다고 해도 그 부분의 필름을 사용하지 않으면, 패널에 대한 영향을 없앨 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 슬릿 코터 등의 도공기에 의해 감광성 수지(20)를 도공하기 때문에, 3∼6㎛ 정도의 두꺼운 막 두께도 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 베이스 필름(19) 상에 원래 균일하게 형성된 감광성 수지(20)를 유리 기판(1) 상에 전사하기 때문에, 스핀 코터를 이용한 경우와 같이, 유리 기판(1)의 중앙부와 주변부에서 막 두께차가 커지는 경우도 없다.

이상과 같이, 층간 절연막(3)을 드라이 필름 레지스트(18)를 이용하여 감광성 수지 재료로 형성함으로써, 동일 기판 내의 층간 절연막(3)의 균일성, 및 층간 절연막(3)의 후막화라고 불리는, 스핀 코터에서는 실현이 곤란한 문제를 해결할 수 있다. 또한, 컨택트홀(4)의 형성 공정 등은 지금까지와 마찬가지로, 포토리소그래피 공정을 이용할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 레지스트로서, 광이 닿은 부분이 제거되는 포지티브형 레지스트를 이용하여 설명하고 있지만, 광이 닿은 부분이 남는 네가티브형 레지스트를 이용하는 것도 물론 가능하다.

〔실시예2〕

본 발명의 제2 실시예에 대해 도 4 내지 도 6, 및 도 8에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시예에서는, POP 구조의 반사형 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 상기 반사형 액정 표시 장치에서의 화소 전극은, 그 표면에 요철이 형성된 반사 전극이다. 또한, 설명의 편의상, 상기한 실시예 1에서설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일 참조 번호를 병기하여, 그 설명을 생략한다.

본 실시예에서는, 층간 절연막을 형성할 때에, 감광성 수지(20)를 도공하는 베이스 필름(19)의 표면 상에 미리 요철을 형성하여, 또한 상기 감광성 수지(20)에는 가열에 의한 형상 변화가 작은 감광성 수지 재료를 이용하여 드라이 필름 레지스트(40)를 제작하고 있다. 이하에, 상기 드라이 필름 레지스트(40)의 형성 방법에 대해 설명한다.

층간 절연막을 형성할 때에, 스핀 코터, 반 노광, 열 변형 프로세스를 이용하는 경우, 면 내에서의 층간 절연막의 막 두께가 변동되어, 안정(재현)성이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있는 것은, 상술한 바와 같다. 또한, 프로세스 상의 문제로서, 반사 전극 표면에 형성되는 요철 자신의 고저차는 노광량에 의해 어느 정도 결정되기 때문에, 높이 방향의 랜덤성이 요구된 경우, 복수회의 스핀 코트, 포토리소그래피 공정이 필수로 된다. 각 패널(기판)마다 이들 프로세스를 행하는 것은, 생산성 측면에서 비현실적이다.

또한, 「열 변형 프로세스」에서의 문제점 중 하나에 대해 설명한다. 반사 전극 상에 형성하는 요철 형상을, 상술한 바와 같은 「열 변형 프로세스」에 의해 제작하는 경우, 그 포토리소그래피 공정의 노광 장치로서 적합한 것은, 스테퍼(stepper)라 불리는 광원 광의 평행도가 매우 좋은 장치이다. 그러나, 이 장치의 경우, 노광 영역은 패널 환산으로 대략 수인치가 되는 정도의 범위이다. 이에 반해, 통상 생산에서 사용되는 마더 글래스라 불리는 대판의 유리는, 300 ㎜× 300 ㎜ 이상의 것으로서, 스테퍼의 노광 영역에 비해 매우 크다.

또한, 스테퍼라 하더라도 노광 영역 전면에 걸쳐 광원 광이 완전히 평행은 아니고, 약간의 광량 분포, 평행도의 분포 등이 발생한다. 이 분포가 발생하기 쉬운 것이 노광 영역 주변이다. 이 부분(노광 영역 주변)에서 인접하는 영역을 접속하면, 그 접속 부분에 경계선이 발생되는 것은 본 출원인 등에 의해 확인되어 있다. 이러한 경계선(이음매)이 있는 한, 대판의 기판(마더 유리)에서, 다면따기에서 제작되는 각 패널 형성 영역에 맞는 요철이 있는 드라이 필름 레지스트를 형성한 다음, 또한 상기 드라이 필름 레지스트를 상기 기판 상의 패턴에 맞춰 접합시킬 필요가 발생된다. 또한, 대형 화면의 액정 표시 장치에는 이러한 방법조차 이용할 수 없고, 화면 내에 노광 영역의 이음매가 발생한다고 하는 문제가 생긴다.

이 문제에 대해, USP5,973,843(Date Of Patent : 0ct. 26, 1999)이 일본 공개 특허 공보「특개평11-7032호 공보(공개일 : 1999년 1월 12일)」에 개시되어 있는 바와 같은, 이음매의 발생을 없애서 노광 영역을 연결하는 기술이 개발됨으로써, 상기 마더 유리 전면에 걸치는 요철 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 이것에 따르면, 스테퍼의 노광 영역 이상의 대형 화면 액정 표시 장치(극단적으로 말하면 마더 유리 1장이 패널 사이즈가 되는 정도의 크기의 것)에도 충분히 대응할 수 있지만, 여전히 복잡하고 다양한 「조건 설정」이 필요하다.

또한, 상기한 USP5,973,843호나 일본 공개 특허 공보「특개평11-7032호 공보」에 개시되어 있는 기술을 이용하지 않더라도, 스테퍼의 노광 영역 중에서도 특히 광량 및 평행도의 분포가 작은 부분만을 이용하여 노광함으로써, 이음매를 없애는것이 가능하다. 그러나, 이 방법을 종래의 공정에 이용한 경우의 최대의 문제는, 1 기판당 노광 횟수가 극단적으로 증가하는 것이다. 이와 같이 노광 횟수(쇼트수)가 증가하면, 1 기판당 처리 시간이 증가하게 되어, 제조 수율의 대폭적인 저하가 초래된다. 따라서, 이 방법을 생산에 이용하는 것은 비현실적이다.

그러나, 상기한 각 방법을 이용하여, 최적의 형상을 한번(수회)만 시험적으로 제작하는 것은 가능하다. 본 실시예와 같이 드라이 필름 레지스트의 베이스 필름을 형성하는 마스터로서 사용하는 경우, 일단 상기한 어느 방법을 이용하여 마스터를 형성하면, 상기한 실시예 1에서 나타낸 제조 공정과 마찬가지로, 반사 전극 제조 공정을 실현할 수 있다.

즉, 일단 마스터만 제작하면, 그 후의 공정, 즉 실제로 반사형 액정 표시 장치를 제작하는 공정은, 어떠한 증가도 없다. 그 뿐만 아니라, 종래의 「열 변형 프로세스」의 방식과 비교하여, 각 단에 안정된 생산이 실현 가능하게 된다. 또한, 가장 완성도가 높은 마스터를 이용하여 드라이 필름 레지스트를 제작하면, 항상 그 최고의 완성도를 갖는 반사 전극의 제조가 가능해져, 제조 상 종래의 「열 변형 프로세스」의 방식과 비교하여, 상당한 효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 상기한 USP5,973,843호나 일본 공개 특허 공보 「특개평11-7032호 공보」에 개시되어 있는 기술에 의해, 마더 유리의 전면에 이음매없이 요철이 형성된 기판을 마스터로 하여, 상기 실시예 l에 나타낸 방법에 의해 드라이 필름 레지스트의 베이스 필름을 제작하면, 상술한 바와 같이 마더 유리 내의 패널 형성 영역과 드라이 필름의 요철 형성 영역을 위치 정렬시키지 않고, 용이하게 전사할수 있다. 이에 따라, 제조하는 패널 사이즈, 화소 피치 등에 상관 없이, 항상 동일한 드라이 필름 레지스트를 이용할 수 있기 때문에, 제조 프로세스로서는 매우 큰 이점이 된다.

이상과 같이, 반사 전극의 제조 공정에 드라이 필름 레지스트 공정을 도입함으로써, 종래의 「열 변형 프로세스」가 생산성, 재현성의 면에서 안고 있는 큰 문제점을 한번에 해결할 수 있다.

그래서, 도 4a 내지 도 4g를 이용하여, 상기 요철 금형의 제작 방법에 대해 이하에 설명한다. 또한, 간단화하기 위해, 원판이 되는 요철 기판의 제작 프로세스는 반 노광, 「열 변형 프로세스」를 각각 1회 행한 것으로 하여 이하에 설명하지만, 이들의 프로세스를 수회 행하는 것은 물론 가능하다.

① 하층 전극(32)이 형성된 유리 기판(31) 상에, 감광성 수지(33)를 스핀 코터에 의해 도포한다(도 4a 참조).

② 감광성 수지(33)를 도 8b에 도시한 포토마스크(36) (블랙 부분 : 차광 영역, 화이트 부분 : 투광 영역)을 이용하여 반 노광한다(도 4b 참조).

③ 현상을 행한다(도 4c 참조).

④ 200℃에서 1시간 소성하여, 열 변형을 생기게 한다(도 4d 참조).

⑤ 스퍼터 장치에 의해, 전기 주조용 금속막으로서 Ni(니켈)을 성막하여, 전기 주조용 Ni층(34)을 형성한다(도 4e 참조).

⑥ Ni 전기 주조(양극 : 전해 Ni, 도금욕 : Ni-SO₄-NH₄C1-H₃B0₃)를 행하여,요철 형성용 금형(요철 마스터: 35)을 형성한다(도 4f 참조).

⑦ 요철 형성용 금형(35)을 완성한다(도 4g 참조).

이 때, 요철 형성용 금형(35)의 제작시에 이용되는 원판으로서의 요철 기판은, 반사 불균일, 막 두께 불균일, 이물질 등의 결함이 없는 영역을 선택하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제작된 요철 형성용 금형(35)을 원판으로서 드라이 필름 레지스트(40)를 형성하는 공정에 대해, 도 5a 및 도 5b에 기초하여 설명한다.

① PET 필름 등의 베이스 필름(37)에 요철 형성용 금형(35)의 요철 형상을 전사한다(도 5a 참조).

② 상기 베이스 필름(37) 상에, 실시예 1에서 도 1의 (a)에 도시한 방법과 마찬가지 방법으로, 감광성 수지막(38), 보호 필름(39)을 형성하고, 드라이 필름 레지스트(40)를 제작한다(도 5b 참조).

다음에, 이상과 같이 하여 형성된 드라이 필름 레지스트(40)를 이용하여, 반사형 액정 표시 장치의 화소 기판을 형성하는 공정에 대해, 도 6a 내지 도 6e를 이용하여 설명한다.

① 하층 전극(2)이 형성된 유리 기판(1) 상에, 실시예 1에서 도 1의 (b)에 도시한 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 드라이 필름 레지스트(40)를 이용하여, 감광성 수지(38)를 유리 기판(1) 상에 전사하여, 층간 절연막(41)을 형성한다(도 6a 참조).

② 도 8a에 도시한 컨택트홀용 포토마스크(6)를 이용하여 노광한다(도 6b 참조).

③ 현상, 소성을 행하여, 컨택트홀(4)을 형성한다(도 6c 참조).

④ 반사 전극(42)으로서, Al(알루미늄)막을 스퍼터 장치로 성막한다(도 6d 참조). 이 때, 하층 전극(2)이 ITO에 의해 형성되어 있는 경우, 반사 전극(42)과의 전기 부식을 방지하기 위해, 도시하지 않지만, 배리어 메탈로서 Mo(몰리브덴)층을, Al막의 기초로서 성막해 둔다.

⑤ 포토리소그래피 공정, 에칭 공정에 의해 반사 전극(42)을 소정의 형상으로 가공한다(도 6e 참조).

이상의 공정에 의해 반사형 액정 표시 장치의 화소 기판이 완성된다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 하층 전극(2)을 Ti, Ta 등의 금속을 이용하여 형성하고, 상기 배리어 메탈을 형성하지 않는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 본 실시예에 따른 제조 방법에 의해 형성되는 층간 절연막(41)은, 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해 형성되는 층간 절연막(3)과는 표면에 요철이 형성되어 있는 것만 다를이 뿐이다. 따라서, 본 실시예에 따른 제조 방법으로 제작된 층간 절연막(41)도, 실시예 1에서 설명한 이점과 마찬가지의 이점을 갖는다.

더욱, 본 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 제조 방법은, 열 변형에 의한 요철의 평탄화의 문제도 해결할 수 있기 때문에, 최적의 표면 형상, 층간 절연막의 후막화를 동시에 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치의 제조 방법은, 장치 의존성이 매우 크고, 또한 제작 상황에도 크게 의존하는 반 노광, 열 변형이라는 공정에 의해 층간 절연막(41)을 형성하는 경우와 비교하여, 양호한 재현성(프로세스의 안정성)을 얻을 수 있다.

또한, 감광성 수지(38)로서, 가열에 의한 변화에 부족한 재료를 사용함으로써, 베이스 필름(37)의 요철 형상을 반영한 상태에서 소성을 행하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서는, 레지스트로서, 광이 닿은 부분이 제거되는 포지티브형 레지스트를 이용하여 설명하고 있지만, 광이 닿은 부분이 남는 네가티브형 레지스트를 이용하는 것도 물론 가능하다.

〔실시예 3〕

본 발명의 제3 실시예에 대해 도 7 내지 도 9에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시예에서는, 하이브리드형 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 진술한다. 상기 하이브리드형 액정 표시 장치란, 투과형 및 반사형의 쌍방의 특징을 갖는 액정 표시 장치이다. 또한, 설명의 편의상, 상기한 실시예 1 또는 2에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일 참조 번호를 병기하여, 그 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 하이브리드형 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해 형성되는 층간 절연막은, 상기 실시예 2에서 제작된 드라이 필름 레지스트[40 : 베이스 필름(37)의 표면 상에 요철을 형성한 드라이 필름 레지스트]를 사용하고, 감광성 수지(38)를 유리 기판(1)에 전사하여 층간 절연막(41)으로 하기까지의 공정은, 실시예 2와 마찬가지이다. 또한, 이 때의 층간 절연막(41)의 막 두께(표면에 요철이 형성되기 때문에, 막 두께란 평균의 막 두께의 것임)는 액정층의 셀 두께와 동일 정도로 한다. 층간 절연막(41)이 형성된 유리 기판(1)을 도 7a 내지 도 7e에 도시한 공정에 의해 처리하여 화소 기판을 제작하는 방법에 대해, 이하에 설명한다.

① 하층 전극(2)이 형성된 유리 기판(1) 상에, 드라이 필름 레지스트(40)를 이용하여 층간 절연막(41)을 형성한다(도 7a 참조).

② 층간 절연막(41)을 도 8c에 도시한 포토마스크(45)(블랙 부분 : 차광 영역, 화이트 부분 : 투광 영역)을 이용하여 노광하고(도 7b 참조), 컨택트홀(4)과 동시에 투과 영역(43)을 형성한다(도 7c 참조).

(3) 반사 전극(42)으로서, A1막을 스퍼터 장치로 성막한다(도 7d 참조). 이 때, 하층 전극(2)은 투과 영역의 화소 전극이 되기 때문에 ITO로 형성되어 있고, 이 ITO와, 반사 전극(42)과의 전기 부식을 방지하기 위해서, 도시하지 않았지만, 배리어 메탈로서 Mo(몰리브덴)층을, Al막의 기초로서 성막해 둔다.

④ 반사 전극(42)을 포토 리소 공정, 에칭에 의해 소정의 형상으로 가공하고, 또한 투과 영역(43)에 성막된 것은 제거한다(도 7e 참조).

이상과 같이 제작된 화소 기판은, 화소부에, 투과 영역(43)과 반사 영역(44)의 쌍방을 갖기 때문에, 도 9에 도시한 바와 같이, 투과나 반사에서도 사용 가능한 하이브리드형 액정 표시 장치를 제조할 수 있다. 이와 같이, 드라이 필름 레지스트(40)를 이용하여 층간 절연막(41)을 형성함으로써, 층간 절연막(41)의 두께를 반사 영역(44)에서의 셀 두께[액정층(46)의 층 두께] d2와 같게 되도록 두껍게 형성할 수 있다. 이와 같이, 층간 절연막(41)의 막 두께는, 반사 영역(44)의 셀 두께 d2와 동일하기 때문에, 투과 영역(43)의 셀 두께[액정층(46)의 층 두께] d1은 반사 영역(44)의 셀두께 d2의 2배가 된다. 따라서, 반사 영역(44)의 셀 두께 d2는 수학식 5의 관계를 만족하기 때문에, 도 18의 (d)에 도시한 전압-반사율 특성과 마찬가지로, 반사 및 투과의 2개의 영역에서 리타데이션을 대략 일치시킬 수 있다. 또한, 도 9에 있어서, 참조 번호(47)는 편광 소자이고, 참조번호(48)는 백라이트이며, 참조 번호(49)는 대향 기판이다.

또한, 드라이 필름 레지스트(40)를 사용하여 층간 절연막(41)을 형성함으로써, 정밀도 있고, 또한 균일한 분포의 층간 절연막(41)을 형성할 수가 있기 때문에, 셀두께의 불균일, 투과 영역(43)과 반사 영역(44)과의 광학 특성의 어긋남의 발생 등을 저감시킨 하이브리드형 액정 표시 장치를 제조할 수가 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 레지스트로서, 광이 닿은 부분이 제거되는 포지티브형의 레지스트를 이용하여 설명하고 있지만, 광이 닿은 부분이 남는 네가티브형의 레지스트를 이용하는 것도 물론 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 액정층을 통해 대향 배치되는 한쌍의 기판 중, 적어도 한쪽의 기판이 투광성을 갖는 투광성 기판이며, 상기 투광성 기판에 대향 배치되는 배면 기판 상에 층간 절연막을 통해 화소 전극이 형성되어, 상기 층간 절연막에 형성된 컨택트홀을 통해 하층 전극과 상기 화소 전극이 접속되는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 배면 기판 상에 신호 배선 및 하층 전극을 형성하는 제1 공정과, 상기 배면 기판 상에, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 층간 절연막을 형성하는 제2 공정과, 상기 층간 절연막을 소정의 형상으로 패터닝하고, 상기 하층 전극의 위치에 맞춰 컨택트홀을 형성하는 제3 공정과, 상기 층간 절연막 상에 화소 전극을 형성하는 제4 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 방법에 따르면, 화소 전극이 형성되는 측의 배면 기판과 화소 전극 사이에 층간 절연막이 형성되는 POP 구조의 액정 표시 장치를 형성할 때, 상기 층간 절연막을 드라이 필름 레지스트를 이용하여 형성한다. 그렇기 때문에, 상기 배면 기판 내에서의 막 두께 분포가 매우 작고, 또한 막 두께가 두꺼운 층간 절연막을 용이하게 형성하는 것이 가능해진다. 이것은, 드라이 필름 레지스트에 미리 형성된, 균일하고 원하는 막 두께의 층간 절연막용의 막을 이용하여, 층간 절연막을 형성하기 때문이다.

또한, 예를 들면 종래의 스핀 코터에 의한 층간 절연막의 형성 방법에서는,첫회에 적하한 재료의 대부분이 원심력으로 기판밖으로 분산되기 때문에, 실제로 배면 기판 상에 남는 재료는 극히 조금이지만, 본 발명에서는 드라이 필름 레지스트를 이용하여 형성하기 때문에, 재료의 낭비를 줄여 비용의 증가를 억제하는 것도 가능해진다.

이에 따라, 셀두께가 불균일짐에 따라 생기는 표시 불량을 저감시킬 수가 있음과 함께, 스핀 코터에 의한 형성 방법보다도 재료를 절약하여, 비용 절감을 도모하는 것도 가능해진다.

또한, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 상기 제2 공정에 있어서,상기 층간 절연막의 표면에 요철이 형성되어 있고, 또한, 상기 제4 공정에 있어서 형성되는 화소 전극을, 반사막으로 형성하는 방법으로 하는 것도 가능하다.

상기한 방법에 따르면, 상기 화소 전극이, 반사층으로서의 기능을 겸비하는 반사 전극으로서 형성된다. 그렇기 때문에, 본 방법에 따르면, 막 두께가 두껍고, 또한, 균일한 층간 절연막을 구비한 반사형 액정 표시 장치를 형성할 수가 있다. 또한, 상기 반사 전극에 광 확산성을 갖게 하기 위한 요철을 형성하기 위해, 상기 반사 전극의 기초가 되는 층간 절연막의 표면에 요철이 형성되는 것이지만, 이와 같이 표면에 요철을 갖는 층간 절연막을 드라이 필름 레지스트를 이용하여 형성함으로써, 층간 절연막의 막 두께에 관계 없이, 재현성(안정성)이 좋은 요철을 갖는 층간 절연막을 형성할 수가 있다.

이에 따라, 셀두께의 불균일함에 따라 생기는 표시 불량을 억제하고, 또한, 층간 절연막의 후막화와 안정성이 좋은 요철 형상이 동시에 실현되어, 안정된 광 확산성을 갖는 반사형 액정 표시 장치를 제조할 수가 있다.

또한, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 상기한 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 드라이 필름 레지스트가, 베이스 필름 표면에 요철 패턴을 형성하고, 또한 상기 베이스 필름의 요철 형성면측에 감광성 재료가 성막되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 방법에 따르면, 드라이 필름 레지스트를 구성하고 있는 베이스 필름에 미리 요철 패턴이 형성되고, 상기 요철 패턴이, 층간 절연막이 되는 감광성 재료에 반영된다. 즉, 드라이 필름 레지스트의 단계에서, 상기 감광성 재료에 미리요철 패턴을 형성해 놓을 수 있다.

이에 따라, 층간 절연막 표면의 요철 형상을, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 용이하고, 또한 종래의 열변형법과 비교하여 특히 안정된 재현성으로, 실현할 수가 있다.

또한, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은, 상기 제1 공정에 있어서, 배면 기판 상의 표시 화소 영역 내에 하층 전극을 형성하고, 또한, 상기 제3 공정에 있어서, 상기 표시 화소 영역 내에서의 상기 층간 절연막의 일부를 패터닝에 의해 제거하는 방법으로 하는 것도 가능하다.

발명의 상세한 설명의 항에 있어서 한 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 분명히 하는 것으로, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되야 되는 것이 아니라, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구 사항의 범위 내에서, 여러가지로 변경하여 실시할 수가 있는 것이다.

상기한 방법에 따르면, 드라이 필름 레지스트를 이용하여, 투과 및 반사 양쪽에서 사용 가능한 하이브리드형 액정 표시 장치를 제조한다. 그렇기 때문에, 상술한 바와 같은, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 반사형 액정 표시 장치를 제조한 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 층간 절연막의 막 두께를 안정적으로 제어하는 것이 가능해지기 때문에, 투과 영역과 반사 영역의 전압-투과(반사)율 특성을 대략 일치시키는 것이 용이해진다.

이에 따라, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 반사형 액정 표시 장치를 제조한 경우에 얻어지는 상술한 효과 외에, 투과 영역과 반사 영역의 전기-광학 특성의 어긋남을 억제한 하이브리드형 액정 표시 장치를 제조할 수가 있다.

Claims

액정층을 통해 대향 배치되는 한쌍의 기판 중, 적어도 한쪽 기판이 투광성을 갖는 투광성 기판이고, 상기 투광성 기판에 대향 배치되는 배면 기판 상에 층간 절연막을 통해 화소 전극이 형성되어, 상기 층간 절연막에 형성된 컨택트홀을 통해 하층 전극과 상기 화소 전극이 접속되는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,

(a) 상기 배면 기판 상에 신호 배선 및 하층 전극을 형성하는 스텝;

(b) 상기 배면 기판 상에, 드라이 필름 레지스트(DFR: Dry Film Resist)를 이용하여 상기 층간 절연막을 형성하는 스텝;

(c) 상기 층간 절연막을 소정 형상으로 패터닝하고, 상기 하층 전극의 위치에 맞춰 상기 컨택트홀을 형성하는 스텝; 및

(d) 상기 층간 절연막 상에 상기 화소 전극을 형성하는 스텝

을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 스텝 (b)에서 상기 층간 절연막의 표면에 요철이 형성되고, 상기 스텝 (d)에서 상기 화소 전극을 반사막으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 드라이 필름 레지스트는, (e) 베이스 필름 표면에 요철 패턴을 형성하는 스텝; 및 (f) 상기 베이스 필름의 요철 형성면측에 감광성 재료를 성막하는 스텝을 포함하는 방법으로 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 스텝 (a)에서, 상기 배면 기판 상의 표시 화소 영역 내에 하층 전극을 형성하고, 상기 스텝 (c)에서 상기 표시 화소 영역 내에서의 상기 층간 절연막의 일부를 패터닝에 의해 제거하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 스텝 (a)에 있어서, 상기 배면 기판 상의 표시 화소 영역 내에 상기 하층 전극을 형성하고, 상기 스텝 (c)에서, 상기 표시 화소 영역 내에서의 상기 층간 절연막의 일부를 패터닝에 의해 제거하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 스텝 (b)에서 상기 드라이 필름 레지스트를 상기 배면 기판 상에 전사함으로써 상기 층간 절연막을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 스텝 (b)에서 상기 드라이 필름 레지스트를 상기 배면 기판 상에 소정의 전사 방향으로 전사함으로써 상기 층간 절연막을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 드라이 필름 레지스트는 상기 배면 기판의 상기 전사방향의 길이보다도 긴 드라이 필름 레지스트가 감겨져 형성된 롤형 드라이 필름 레지스트인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 드라이 필름 레지스트는 베이스 필름 상에 감광성 재료를 성막함으로써 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 스텝 (e)에서 상기 베이스 필름 표면의 요철 패턴은 미리 형성된 요철 형성용 마스터의 요철 패턴을 상기 베이스 필름에 전사하여 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 하층 전극을 투명 재료로 형성하고, 상기 스텝 (c)에서, 상기 배면 기판 상의 소정 영역의 상기 층간 절연막을 제거하며, 상기 스텝 (d) 후에, 상기 소정 영역의 상기 화소 전극을 제거하여 투과 영역을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 감광성 재료는 감광성 수지인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 감광성 재료는 감광성 수지인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 요철 형성용 마스터의 요철 패턴은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성되고, 상기 포트리소그래피 공정의 노광 장치로서 스테퍼(stepper)가 이용되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 드라이 필름 레지스트의 한 면에는 사전에 요철 패턴이 형성되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.