KR100963007B1 - 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 패터닝공정을 수행할 수 있는 수직 배향형 액정표시패널의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법은 제1 기판을 마련하는 단계와; 상기 제1 기판과 액정을 사이에 두고 대향하는 제2 기판을 마련하는 단계와; 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 에치 레지스트 용액를 형성한 후 상기 에치 레지스트 용액을 소프트 몰드로 성형하여 상기 액정의 배열을 조정하는 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 배향형 액정표시패널의 제조방법{Method Of Fabricating Liquid Crystal Display Panel Of Vertical Alignment Type}
도 1은 종래 액정표시패널을 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래 수직 배향형 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래 수직 배향형 액정표시패널의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2 및 도 3에 도시된 돌기의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 액정의 배열방향을 조정하는 돌기의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 액정의 배열방향을 조정하는 슬릿의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6e에 도시된 슬릿을 가지는 화소전극을 나타내는 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1,21,101 : 기판 2 : 블랙매트릭스
4 : 컬러필터 6 : 공통전극
8 : 액정 10 : 컬러필터 어레이 기판
12 : 게이트라인 14 : 화소전극
16 : 박막트랜지스터 18 : 데이터라인
20 : 박막트랜지스터 어레이 기판 34,58,120 : 돌기
38,158 : 슬릿 40,42 : 배향막
50 : 마스크 60,152 : 구동전극
104,154 : 에치 레지스트 용액 106,156 : 에치 레지스트 패턴
110,160 : 소프트 몰드
본 발명은 수직 배향형 액정 표시 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 패터닝공정을 수행할 수 있는 수직 배향형 액정표시패널의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(10) 및 칼러 필터 어레이 기판(20)과, 두 어레이 기판(10,20) 사이에서 셀갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 스페이서에 의해 마련된 액정공간에 채워진 액정(8)을 구비한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판(20)은 서로 교차되게 형성된 게이트라인(12) 및 데이터라인(18)과, 그들(12,18)의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(16)와, 박막트랜지스터(16)와 접속된 화소전극(14)과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 하부 배향막으로 구성된다.
칼라 필터 어레이 기판(10)은 칼러 구현을 위한 칼라 필터(4) 및 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(2)와, 화소전극(14)과 수직전계를 이루는 공통전극(6)과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 상부 배향막으로 구성된다.
이러한 도 1에 도시된 액정표시장치는 화소전극(14)과 공통전극(6) 간의 수직 전계에 의해 액정을 구동하므로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁은 단점을 가진다.
이를 개선하기 위해 액정의 배열방향을 다수개로 조정하여 멀티 도메인을 구현하는 수직 배향형 액정표시패널이 제안되었다.
수직 배향형 액정표시패널은 슬릿 및 돌기 중 적어도 어느 하나를 사용하여 화소전극과 공통전극 사이에 형성된 전계를 유도한다. 그 유도된 전계를 따라 액정은 여러 방향으로 배열되어 시야각이 넓어진다.
이러한 수직 배향형 액정표시패널을 도 2 및 도 3을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 종래 돌기와 슬릿을 가지는 수직 배향 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 액정표시패널은 공통전극(6)과 상부 배향막(40) 사이에 형성 된 돌기(34)와, 하부 배향막(42) 하부에 슬릿(38)을 가지는 화소전극(14)을 구비한다.
돌기들(34)과 슬릿(38)은 액정(8)이 한 화소영역 내에서 적어도 두 개의 배열방향을 가지도록 교번되게 형성된다.
이러한 돌기들(34)과 슬릿(38)에 의해 액정에 인가되는 전계가 왜곡되어 돌기(34) 및 슬릿(38)을 기준으로 액정은 서로 대칭적인 방향으로 배열된다.
도 3은 종래 제1 및 제2 돌기를 가지는 수직 배향 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 액정표시패널은 공통전극(6)과 상부 배향막(40) 사이에 형성된 제1 돌기(34a)와, 하부 배향막(42)과 화소전극(14) 사이에 형성된 제2 돌기(34b)를 구비한다.
제1 돌기들(34a)과 제2 돌기들(34b)은 액정(8)이 한 화소영역 내에서 적어도 두 개의 배열방향을 가지도록 교번되게 형성된다.
이러한 제1 및 제2 돌기들(34a,34b)에 의해 액정에 인가되는 전계가 왜곡되어 제1 및 제2 돌기들(34a,34b)을 기준으로 액정은 서로 대칭적인 방향으로 배열된다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2 및 도 3에 도시된 돌기를 형성하기 위한 제조방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 화소전극 및 공통전극 중 어느 하나를 포함하는 구동전극(60)이 형성된 기판(11) 상에 도 4a에 도시된 바와 같이 감광성 유기절연물질(56)이 코팅된다.
감광성 유기절연물질(56)이 형성된 기판(11) 상에 도 4b에 도시된 바와 같이 차단영역(S2)과 노광영역(S1)을 정의하는 마스크(50)가 정렬된다. 마스크(50)는 마스크 기판(52)과, 그 마스크 기판(52) 상에 차단영역(S2)과 중첩되는 차단부(54)를 구비한다. 이 마스크(50)를 이용한 노광 및 현상공정을 포함하는 포토리소그래피 공정으로 유기절연물질(56)이 패터닝된 후 소정온도로 베이킹됨으로써 도 4c에 도시된 바와 같이 기판(11) 상에 돌기(58)가 형성된다.
이와 같이, 종래 수직 배향형 액정표시패널의 제조 방법에 있어서, 돌기(58)는 포토리소그래피공정에 의해 형성된다. 이 포토리소그래피공정은 포토레지스트의 도포, 마스크 정렬, 노광 및 현상을 포함하는 일렬의 사진공정이다. 이 포토리소그래피공정은 공정 소요시간이 길고 포토레지스트와, 포토레지스트패턴을 현상하기 위한 현상액의 낭비가 크며, 노광장비 등의 고가장비가 필요한 문제점이 있다. 또한, 돌기를 형성하기 위한 유기절연물질이 기판 전면에 인쇄됨으로써 재료 소모량이 많은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 포토리소그래피공정을 사용하지 않고 패터닝공정을 수행할 수 있는 수직 배향형 액정표시패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 수직 배향형 액정 표시패널의 제조방법은 제1 기판을 마련하는 단계와; 상기 제1 기판과 액정을 사이에 두고 대향하는 제2 기판을 마련하는 단계와; 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 에치 레지스트 용액를 형성한 후 상기 에치 레지스트 용액을 소프트 몰드로 성형하여 상기 액정의 배열을 조정하는 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정의 배열을 조정하는 돌기를 형성하는 단계는 상기 기판 상에 상기 에치 레지스트 용액을 도포하는 단계와; 상기 에치 레지스트 용액을 홈을 가지는 소프트 몰드로 가압하여 상기 홈과 대응되는 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 에치 레지스트 패턴을 잔류시켜 상기 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 에치 레지스트 용액를 형성한 후 상기 에치 레지스트 용액을 소프트 몰드로 성형하여 상기 액정의 배열을 조정하는 돌기를 형성하는 단계는 상기 제1 기판 상에 제1 돌기들을 형성하는 단계와; 상기 제2 기판 상에 제1 돌기들 사이에 위치하는 제2 돌기들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 에치 레지스트 용액를 형성한 후 상기 에치 레지스트 용액을 소프트 몰드로 성형하여 상기 액정의 배열을 조정하는 돌기를 형성하는 단계는 상기 제1 기판 상에 돌기들을 형성하는 단계를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시패널의 제조방법은 상기 제2 기판 상에 슬릿을 가지는 구동전 극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 슬릿은 상기 돌기들 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 슬릿을 가지는 구동전극을 형성하는 단계는 상기 제2 기판 상에 도전층을 형성하는 단계와; 상기 도전층 상에 에치 레지스트 용액을 도포하는 단계와; 상기 에치 레지스트 용액을 홈을 가지는 소프트 몰드로 가압하여 상기 홈과 대응되는 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 에치 레지스트 패턴을 마스크로 상기 도전층을 식각하여 상기 슬릿을 가지는 구동전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 5a 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 수직 배향형 액정표시패널의 돌기를 형성하기 위한 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 기판(101) 상에 슬릿, 디스펜싱 또는 잉크젯을 이용한 인쇄방법에 의해 도 5a에 도시된 바와 같이 에치 레지스트 용액(104)이 형성된다. 이 때, 에치 레지스트 용액(104)은 돌기가 형성될 화상표시영역 내에 국부적으로 인쇄되어 재료비를 절감할 수 있다. 기판(101)은 게이트라인, 데이터라인, TFT 및 화소전극이 형성된 하부기판 및 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된 상부기판 중 적어도 어느 하나가 이용된다. 에치 레지스트 용액(102)은 내열성과 내약품성을 가 지는 재료, 예를 들어 에탄올(Ethanol)용액에 노볼락 수지(Novolac resin)가 약 5~30wt% 첨가된 용액이 이용된다.
이어서, 에치 레지스트 용액(102) 상부에 도 5b에 도시된 바와 같이 홈(110a)과 돌출부(110b)를 가지는 소프트 몰드(110)가 정렬된다. 소프트 몰드(110)의 홈(110a)은 돌기가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 소프트 몰드(110)는 탄성이 큰 고무 재료, 예를 들어 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane ; PDMS), 폴리 우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac Resin) 등이 이용된다.
이 소프트 몰드(110)는 도 5c에 도시된 바와 같이 자신의 자중 정도의 무게로 소프트 몰드의 돌출부(110b) 표면과 기판(101)이 접촉되도록 에치 레지스트 용액(104)에 소정시간동안, 예를 들어 약 10분~2시간 동안 가압된다. 이 때, 기판(101)은 약 130℃이하의 온도로 베이킹된다. 그러면, 소프트 몰드(110)와 기판(101) 사이의 압력으로 발생하는 모세관 힘(Capillary force)와 소프트 몰드(110)와 에치 레지스트 용액(104) 사이의 반발력에 의해 에치 레지스트 용액(104)이 소프트 몰드의 홈(110a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 5d에 도시된 바와 같이 소프트 몰드의 홈(110a)과 반전 전사된 패턴 형태의 에치 레지스트 패턴(106)이 형성된다. 이 에치 레지스트 패턴(106)을 잔류시켜 액정의 배열 방향을 조정하는 돌기(120)로 이용한다.
이러한 방법이외에도 에치 레지스트 용액 하부에 유기절연물질을 전면 인쇄한 후 소프트 몰드에 의해 형성된 에치레지스트패턴을 이용하여 유기절연물질을 식 각하여 유기절연물질로 이루어진 돌기를 형성할 수도 있다.
한편, 도 5a 내지 도 5d에 형성된 돌기들은 도 2에 도시된 바와 같이 슬릿을 가지는 하부기판과 대향하는 상부기판 상에 슬릿과 교번되게 형성되거나 도 3에 도시된 바와 같이 상부기판과 하부기판 각각에 서로 교번되게 형성된다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 수직 배향형 액정표시패널의 슬릿을 가지는 구동전극을 형성하기 위한 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 기판(101) 상에 도 6a에 도시된 바와 같이 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 투명도전성막(150)이 증착된다. 이 투명도전성막(150) 상에 노즐 또는 스핀 코팅등의 도포방법에 의해 에치 레지스트 용액(154)이 형성된다. 에치 레지스트 용액(154)은 내열성과 내약품성을 가지는 재료, 예를 들어 에탄올(Ethanol)용액에 노볼락 수지(Novolac resin)가 약 5~30wt% 첨가된 용액이 이용된다.
이어서, 에치 레지스트 용액(154) 상부에 도 6b에 도시된 바와 같이 홈(160a)과 돌출부(160b)를 가지는 소프트 몰드(160)가 정렬된다. 소프트 몰드의 돌출부(160b)는 슬릿이 형성될 영역과 대응된다. 이러한 소프트 몰드(160)는 탄성이 큰 고무 재료, 예를 들어 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane ; PDMS), 폴리 우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac Resin) 등이 이용된다.
이 소프트 몰드(160)는 도 6c에 도시된 바와 같이 자신의 자중 정도의 무게로 소프트 몰드의 돌출부(160b) 표면과 투명도전성막(150)이 접촉되도록 에치 레지스트 용액(154)에 소정시간동안, 예를 들어 약 10분~2시간 동안 가압된다. 이 때, 기판(101)은 약 130℃이하의 온도로 베이킹된다. 그러면, 소프트 몰드(160)와 기판(101) 사이의 압력으로 발생하는 모세관 힘(Capillary force)와 소프트 몰드(160)와 에치 레지스트 용액(154) 사이의 반발력에 의해 에치 레지스트 용액(154)이 소프트 몰드의 홈(160a) 내로 이동한다. 그 결과, 도 6d에 도시된 바와 같이 소프트 몰드의 홈(160a)과 반전 전사된 패턴 형태의 에치 레지스트 패턴(156)이 형성된다.
그런 다음, 소프트 몰드(160)와 기판(101)이 분리된 후 에치 레지스트 패턴(156)을 마스크로 이용한 식각공정으로 투명도전성막(150)이 패터닝됨으로써 도 6e에 도시된 바와 같이 슬릿(158)을 가지는 화소전극 및 공통전극 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구동전극(152)이 형성된다. 이어서, 구동전극(152) 상에 잔존하는 에치 레지스트패턴(156)이 친환경적인 알코올계열의 스트립액을 이용한 스트립공정에 의해 제거된다.
한편, 구동전극(152)이 화소전극인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터(170)와 접속되며 게이트라인(172)과 데이터라인(174)의 교차로 정의된 화소영역 내에 슬릿(158)에 의해 다수의 서브화소영역(SP1 내지 SP4)을 가지게 된다.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 제조방법으로 형성된 슬릿(158)은 상부기판(하부기판) 상에 도 5a 내지 도 5d에 도시된 제조방법으로 형성된 돌기와 교번되게 하부기판(상부기판) 상에 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법은 포토공정을 사용하지 않고 소프트 몰드와 에치 레지스트를 이용하여 액정의 배열방향을 조정하는 돌기 및 슬릿 중 적어도 어느 하나를 형성한다. 이에 따라, 노광 및 현상공정이 생략되며 베이킹공정과 패터닝공정(몰드공정)이 동시에 진행되므로 공정이 단순화되어 제조수율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법은 돌기를 형성하기 위한 에치 레지스트는 표시영역 내에 국부적으로 코팅됨으로써 재료 소모량이 적어진다.
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 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 기판을 마련하는 단계;
    상기 제1 기판과 액정을 사이에 두고 대향하는 제2 기판을 마련하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 에치 레지스트 용액를 도포하는 단계;
    상기 에치 레지스트 용액을 홈을 가지는 소프트 몰드로 가압하여 상기 홈과 대응되는 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 에치 레지스트 패턴을 잔류시켜 상기 액정의 배열을 조정하는 돌기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에치 레지스트 용액을 도포하기 전에, 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 유기절연물질을 전면 인쇄하는 단계; 및
    상기 에치 레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 유기절연물질을 상기 에치 레지스트 패턴을 이용하여 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정의 배열을 조정하는 돌기는,
    상기 제1 기판 상에 형성되는 제1 돌기들; 및
    상기 제2 기판 상에 그리고 상기 제1 돌기들 사이에 대응하여 위치하도록 형성되는 제2 돌기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정의 배열을 조정하는 돌기는,
    상기 제1 기판 상에 형성되는 제 1 돌기들인 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 기판 상에 슬릿을 가지는 구동전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 제 1 돌기들 사이의 영역에 대응하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬릿을 가지는 구동전극을 형성하는 단계는
    상기 제2 기판 상에 도전층을 형성하는 단계와;
    상기 도전층 상에 에치 레지스트 용액을 도포하는 단계와;
    상기 에치 레지스트 용액을 홈을 가지는 소프트 몰드로 가압하여 상기 홈과 대응되는 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 에치 레지스트 패턴을 마스크로 상기 도전층을 식각하여 상기 슬릿을 가지는 구동전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에치 레지스트 용액을 홈을 가지는 소프트 몰드로 가압하여 상기 홈과 대응되는 에치 레지스트 패턴을 형성하는 단계는
    상기 소프트 몰드 중 어느 하나의 자중 정도의 무게로 상기 에치 레지스트를 10분~2시간 동안 130℃ 이하의 온도에서 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정 표시 패널의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 에치 레지스트 용액은, 에탄올(ethanol) 용액에 5~30wt%의 노볼락 수지(Novolac resin)가 첨가된 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정표시패널의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 소프트 몰드는 폴리디메틸실록세인, 폴리 우레탄 및 크로스 링크드 노볼락 수지 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정 표시 패널의 제조방법.
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