KR101243816B1 - 인쇄판 제조방법 및 그를 이용한 액정표시소자 제조방법 - Google Patents

인쇄판 제조방법 및 그를 이용한 액정표시소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상에 마스크층을 형성하는 공정; 상기 마스크층 상에 소정 패턴의 포토레지스트층을 형성하는 공정; 상기 포토레지스트층을 마스크로 하여 상기 마스크층을 패터닝하는 공정; 상기 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 기판에 트렌치를 형성하는 공정; 및 상기 마스크층 및 포토레지스트층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 트렌치를 형성하기 때문에, 마스크 영역으로의 식각액 침투를 막을 수 있어, 정밀한 인쇄판의 제작이 가능해진다.
마스크층, 포토레지스트층

Description

인쇄판 제조방법 및 그를 이용한 액정표시소자 제조방법{Method of Manufacturing Printing Plate and Liquid Crystal Display Device Using the Same}
도 1a 내지 도 1c는 인쇄롤을 이용하여 기판 상에 패턴물질층을 패터닝하는 공정을 도시한 공정도이다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 인쇄판 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 3은 종래기술에 따른 인쇄판의 불량을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제1실시예에 따른 인쇄판 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제2실시예에 따른 인쇄판 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 인쇄판 제조공정 중 마스크층에 핀 홀이 발생한 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 인쇄판 제조공정 중 제1마스크층 및 제2마스크층에 핀 홀이 발생한 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 제조방법을 개 략적으로 도시한 공정도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄판을 이용하여 패턴물질을 패터닝하는 공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
450 : 기판 610 : 마스크층
612 : 제1마스크층 614 : 제2마스크층
630 : 포토레지스트층 700 : 트렌치
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로 보다 구체적으로는 액정표시소자의 패턴형성방법 중 하나인 인쇄방법에 사용되는 인쇄판에 관한 것이다.
표시화면의 두께가 수 센티미터(cm)에 불과한 초박형의 평판표시소자(Flat Panel Display), 그 중에서도 액정표시소자는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
상기 액정표시소자는 하부기판, 상부기판, 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성된다.
상기 하부기판 상에는 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선이 형성되어 있다. 그리고 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터가 형성되어 있다. 그리고 화소전극이 형성되어 박막트랜지스터와 연결되어 있다.
또한, 상부기판 상에는 상기 게이트 배선, 데이터 배선, 및 박막트랜지스터 영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층이 형성되어 있고, 상기 차광층 위에 컬러필터층이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층 상부에 공통전극이 형성되어 있다.
이와 같이 액정표시소자는 다양한 구성요소들을 포함하고 있으며 그 구성요소들을 형성하기 위해 수많은 공정들이 반복적으로 행해지게 된다. 특히, 다양한 구성요소들을 다양한 형태로 패터닝하기 위해서 종래 포토리소그래피공정이 사용되어 왔다.
종래 포토리소그래피공정은 기판 상에 패턴물질층을 형성한 후, 상기 패턴물질층 상에 소정 패턴의 마스크를 위치시키고, 기판 전면에 광을 조사하여 패턴을 형성하는 방법이다.
그러나 상기 포토리소그래피 공정은 소정 패턴의 마스크를 사용해야 하므로 그 만큼 제조비용이 상승되는 단점이 있으며, 또한 현상 공정 등을 거쳐야 하므로 공정이 복잡하고 공정시간이 오래 걸리는 단점이 있다.
따라서 상기 포토리소그래피 공정의 단점을 해결하기 위한 새로운 패턴 형성 방법이 요구되었으며, 그와 같은 요구에 따라 인쇄롤을 이용하여 패턴을 형성하는 방법이 고안되었다.
도 1a 내지 도 1c는 인쇄롤을 이용하여 기판 상에 패턴물질층을 패터닝하는 공정을 도시한 공정도이다.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 인쇄노즐(10)을 이용하여 패턴물질(30)을 인쇄롤(20)에 도포한다.
그 후, 도 1b에서 알 수 있듯이, 소정형상의 돌출부가 형성된 인쇄판(40)상에서 상기 인쇄롤(20)을 회전시켜, 상기 인쇄판의 돌출부에 일부 패턴물질(30b)을 전사하고 잔존하는 패턴물질(30a)에 의해 인쇄롤(20)에 소정형상의 패턴을 형성한다.
그 후, 도 1c에서 알 수 있듯이, 기판(50) 상에서 상기 인쇄롤(20)을 회전하여 상기 기판(50) 상에 패턴물질(30a)을 전사한다.
이와 같이, 상기 인쇄롤을 이용하여 패턴을 형성하는 방법은 소정 형상의 인쇄판을 필요로 한다.
이하에서, 도면을 참조로 종래기술에 따른 인쇄판 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 인쇄판 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 기판(45) 상에 소정 패턴의 포토레지스트층(60)을 형성한다.
그 후, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 소정 패턴의 포토레지스트층(60)을 이용하여 상기 기판(45)을 선택적으로 식각하여 트렌치(70)를 형성한다.
그 후, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(45) 상에서 상기 소정 패턴의 포 토레지스트층(60)을 제거하면, 인쇄판(45)이 완성된다.
다만, 상기 포토레지스트층(60)은 기판(45)과의 부착력(Adhesion)이 떨어지기 때문에, 트렌치(70)의 가장자리 영역(도 2b의 A)에 식각액이 침투하기 쉽다.
도 3은 종래기술에 따른 인쇄판의 불량을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 포토레지스트층(60)을 마스크로 하여 기판(45)을 식각하는 경우, 트렌치(70)의 가장자리 영역(도 2b의 A)에 식각액이 침투하여, 의도하였던 트렌치(70)의 폭보다 넓어지는 불량(도 3의 B)이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로,
본 발명의 목적은, 마스크 영역으로의 식각액 침투를 막음으로써, 원하는 개구율을 가지는 정밀한 인쇄판 제조방법 및 그를 이용한 액정표시소자 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 기판 상에 마스크층을 형성하는 공정; 상기 마스크층 상에 소정 패턴의 포토레지스트층을 형성하는 공정; 상기 포토레지스트층을 마스크로 하여 상기 마스크층을 패터닝하는 공정; 상기 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 기판에 트렌치를 형성하는 공정; 및 상기 마스크층 및 포토레지스트층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법을 제공한다.
상기 마스크층은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 및 인-주석-산화 물(Indium-Tin-Oxide) 중 어느 하나로 이루어지고, 그 두께는 500 ~ 1500Å으로 이루어질 수 있다.
상기 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 기판에 트렌치를 형성하는 공정에서 상기 포토레지스트층은 5000Å 이상의 두께로 이루어질 수 있다.
상기 기판 상에 마스크층을 형성하는 공정은 기판 상에 제1마스크층을 형성하는 공정; 및 상기 제1마스크층이 형성된 기판 상에 제2마스크층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 제1마스크층 및 제2마스크층의 두께는 각각 500 ~ 1500Å으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 제1기판 상에 차광층을 형성하는 공정; 상기 차광층을 포함하는 제1기판 상에 컬러필터층을 형성하는 공정; 제2기판을 준비하는 공정; 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 상기 제1기판 상에 차광층을 형성하는 공정, 상기 컬러필터층을 형성하는 공정 중 적어도 하나의 공정은, 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해 제조된 인쇄판을 이용하여 패턴을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법을 제공한다.
상기 제2기판을 준비하는 공정은 상기 제2기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.
1. 인쇄판 제조방법
제1실시예
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제1실시예에 따른 인쇄판 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 기판(450) 상에 마스크층(610)을 형성한다.
상기 마스크층(610)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 및 인-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide) 중 어느 하나로 이루어지고, 그 두께는 약 500 ~ 1500Å으로 이루어진다.
그 후, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 마스크층(610) 상에 소정 패턴의 포토레지스트층(630)을 형성한다.
상기 소정 패턴의 포토레지스트층(630)은 포토리소그래피 공정 또는 인쇄롤을 이용한 패턴형성방법을 이용하여 형성되고, 그 두께는 약 10000Å으로 이루어진다.
그 후, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 소정 패턴의 포토레지스트층(630)을 마스크로 하여 상기 마스크층(610)을 패터닝한다.
상기 마스크층(610)을 패터닝하는 공정은 마스크층(610)을 식각할 수 있는 식각액을 이용하여 상기 마스크층(610)을 식각함으로써 이루어진다.
이 때, 상기 포토레지스트층(630)도 상기 마스크층(610)의 식각액과 일부 반응하여 그 두께가 약 5000Å으로 줄어든다.
그 후, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 마스크층(610) 및 포토레지스트층(630)을 마스크로 하여 기판(450)에 트렌치(700)를 형성한다.
상기 기판(450)에 트렌치(700)를 형성하는 공정은 불산(HF) 계열의 식각액을 이용하여 기판(450)을 식각함으로써 이루어진다.
상기 마스크층(610)과 기판(450) 사이의 부착력이 우수하기 때문에, 트렌치(700)의 가장자리 영역으로 식각액이 침투하여 불량을 발생시킬 확률이 현저하게 줄어든다.
또한, 상기 포토레지스트층(630)은, 상기 트렌치(700) 형성공정시, 얇은 마스크층(610)이 스트레스로 인하여 트렌치(700) 내부로 말려들어가는 것을 방지해주고, 상기 마스크층(610) 상에서 마스크층(610)을 눌러주어 마스크층(610)과 기판(450) 사이의 부착력을 더욱 향상시킨다.
그 후, 도 4e에서 알 수 있듯이, 상기 마스크층(610) 및 포토레지스트층(630)을 기판(450)으로부터 제거하여, 인쇄판을 완성한다.
제2실시예
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제2실시예에 따른 인쇄판 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 인쇄판 제조방법은, 상기 제1실시예의 마스크층(610)을 제1마스크층(612) 및 제2마스크층(614) 즉 이중층으로 형성한다는 점을 제외하고는, 그 구성 및 방법이 상기 제1실시예에 따른 인쇄판 제조방법과 동일하다.
마스크층(610)을 단일층으로 형성하는 경우, 도 6에서 알 수 있듯이, 상기 마스크층(610) 형성시 기포 또는 이물질에 의해 상기 마스크층(610) 상에 핀 홀(도 6의 D) 등이 형성되고, 상기 핀 홀 등에 의해 기판(450)에서 원하지 않는 영역이 식각될 수 있다.
상기 마스크층(610) 상에 포토레지스트층(610)이 형성되어 있음에도 불구하고, 핀 홀(도 6의 D)이 형성된 영역의 기판(450)이 식각되어 불량을 유발할 수 있다.
이에 반해, 상기 마스크층(610)을 이중층으로 형성하는 경우에는, 도 7에서 알 수 있듯이, 제1마스크층(612) 및 제2마스크층(612) 형성시 상기 제1마스크층(612) 및 제2마스크층(614) 상에 핀 홀(도 7의 E, 도 7의 F) 등이 형성되더라도, 핀 홀이 형성된 영역의 기판(450)이 식각되는 것을 방지할 수 있다.
이는 상기 제1마스크층(612) 및 제2마스크층(614)의 핀 홀(도 7의 E, 도 7의 F)이 동일한 위치에 발생할 확률이 작고, 핀 홀들(도 7의 E, 도 7의 F)이 동일한 위치에 발생하기 않는다면, 제1마스크층(612) 및 제2마스크층(614)이 서로 다른 층의 핀 홀에 대해 마스크 역할을 할 수 있기 때문이다.
상기 제1마스크층(612) 및 제2마스크층(614)은 모두 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 및 인-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide) 중 어느 하나로 이루어지고, 그 각각의 두께는 약 500 ~ 1500Å으로 이루어진다.
제1마스크층(612) 및 제2마스크층(614)의 두께가 각각 1500Å을 넘어 총 두께가 3000Å을 초과하면, 그 무게로 인하여 트렌치(700)에 오버랩된 마스크층 영 역(도 5e의 C)이 트렌치(700) 내부로 주저앉을 수 있다.
또한, 기판(450) 상에 제1마스크층(612)을 형성(도 5a)한 후, 상기 제1마스크층(612)이 형성된 기판(450) 상에 제2마스크층(614)을 형성(도 5b)하기 전에, 상기 제1마스크층(612)이 형성된 기판(450)을 세정하는 공정이 이루어진다.
상기 제1마스크층(612)이 형성된 기판(450)을 세정하는 공정은 브러쉬(Brush)를 이용하여 이루어진다.
상기 제1마스크층(612)이 형성된 기판(450)을 세정함으로써, 제1마스크층(612)을 형성할 때 발생할 수 있는 이물질 등을 제거할 수 있어, 제2마스크층(612)의 코팅품위가 높아진다.
2. 액정표시소자 제조방법
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 단면도이다.
우선, 도 8a에서 알 수 있듯이, 제1기판(500) 상에 차광층(300)을 형성한다.
그 후, 도 8b에서 알 수 있듯이, 상기 차광층(300)을 포함하는 제1기판(500) 상에 컬러필터층(350)을 형성한다.
여기서, 상기 차광층(300)을 형성하는 공정(도 8a 참조), 상기 컬러필터층(350)을 형성하는 공정(도 8b 참조) 중 적어도 하나의 공정은, 전술한 인쇄판 제조방법의 실시예에 의해 제조된 인쇄판을 이용하여 패턴을 형성하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 전술한 인쇄판 제조방법의 실시예에 의해 제조된 인쇄판을 이용하여 패 턴을 형성하는 바람직한 방법을 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 9a에서 알 수 있듯이, 패턴물질(300)을 인쇄롤(200)에 도포한다.
그 후, 도 9b에서 알 수 있듯이, 상기 전술한 인쇄판 제조방법의 실시예에 의해 제조된 인쇄판 상에서, 상기 패턴물질(300)이 도포된 인쇄롤(200)을 회전시켜, 일부 패턴물질(300b)을 인쇄판 상에 전사한다.
그 후, 도 9c에서 알 수 있듯이, 상기 기판(500) 상에서, 상기 인쇄롤(200)을 회전시켜, 인쇄롤(200)에 잔존하는 패턴물질(300a)을 기판(500) 상에 전사한다.
이와 같이 도 9a 내지 도 9c와 같은 방법으로 상기 기판(500) 상에 소정 패턴을 형성할 수 있다.
그 후, 도 8c에서 알 수 있듯이, 제2기판(550)을 준비한다.
상기 제2기판(550)을 준비하는 공정은, 도시하지는 않았으나, 상기 제2기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
그 후, 도 8d에서 알 수 있듯이, 상기 제1기판(500) 및 제2기판(550) 사이에 액정층(900)을 형성한다.
이 때, 상기 액정층(900)을 형성하는 공정은 제1기판(500) 및 제2기판(550) 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재를 형성하고, 씨일재가 형성된 기판에 액정(900)을 적하한 후 양 기판(500,550)을 합착하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 액정층을 형성하는 공정은 제1기판(500) 및 제2기판(550) 중 어느 하나의 기판에 주입구 형성되도록 씨일재를 형성한 후 양 기판을 합착하고, 그 후에 상기 주입구를 통해 모세관 현상과 압력차를 이용하여 액정(900)을 주입하여 형성할 수 있다.
상기 구성에 의한 본 발명에 따르면,
마스크층 및 포토레지스트층을 함께 마스크로 하여 트렌치를 형성하기 때문에, 마스크 영역으로의 식각액 침투를 막을 수 있어, 원하는 개구율을 갖는 정밀한 인쇄판의 제작이 가능해진다.
또한, 마스크층을 이중층으로 형성하기 때문에, 어느 한 마스크층에 핀 홀 등이 발생하더라도 다른 마스크층이 이를 보완해줄 수 있어, 기판의 원하지 않는 영역이 식각되는 불량을 방지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판 상에 마스크층을 형성하는 공정;
    상기 마스크층 상에 소정 패턴의 포토레지스트층을 형성하는 공정;
    상기 포토레지스트층을 마스크로 하여 상기 마스크층을 패터닝하는 공정;
    상기 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 기판에 트렌치를 형성하는 공정; 및
    상기 마스크층 및 포토레지스트층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 및 인-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층은 500 ~ 1500Å의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 기판에 트렌치를 형성하는 공정에서 상기 포토레지스트층은 5000Å 이상의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스크층 및 포토레지스트층을 마스크로 하여 기판에 트렌치를 형성하는 공정은 불산(HF) 계열의 식각액을 이용하여 기판을 식각하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 마스크층을 형성하는 공정은
    기판 상에 제1마스크층을 형성하는 공정; 및
    상기 제1마스크층이 형성된 기판 상에 제2마스크층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1마스크층이 형성된 기판을 세정하는 공정을 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1마스크층 및 제2마스크층은 각각 500 ~ 1500Å의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄판 제조방법.
  9. 제1기판 상에 차광층을 형성하는 공정;
    상기 차광층을 포함하는 제1기판 상에 컬러필터층을 형성하는 공정;
    제2기판을 준비하는 공정; 및
    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며,
    상기 제1기판 상에 차광층을 형성하는 공정, 상기 컬러필터층을 형성하는 공정 중 적어도 하나의 공정은, 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해 제조된 인쇄판을 이용하여 패턴을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해 제조된 인쇄판을 이용하여 패턴을 형성하는 공정은
    차광물질 또는 컬러필터물질을 인쇄롤에 도포하는 공정;
    상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의해 제조된 인쇄판 상에서, 상기 차광물질 또는 컬러필터물질이 도포된 인쇄롤을 회전시켜, 일부 차광물질 또는 컬러필터물질을 인쇄판 상에 전사하는 공정; 및
    상기 제1기판 상에서, 상기 인쇄롤을 회전시켜, 인쇄롤에 잔존하는 차광물질 또는 컬러필터물질을 기판 상에 전사하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2기판을 준비하는 공정은
    상기 제2기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
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