KR20010086640A

KR20010086640A - 액정표시장치용 어레이기판 제조방법

Info

Publication number: KR20010086640A
Application number: KR1020000008330A
Authority: KR
Inventors: 박원규; 박정호
Original assignee: 구본준, 론 위라하디락사; 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-09-15
Also published as: KR100591897B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에 관한 것이며, 특히 소자 산포방식을 사용한 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에 관한 것으로, 기판에 나노블럭 단위의 스위칭소자를 배치하기 위한 리셉터(receptor)인 식각홈을 형성함에 있어서, 상기 기판 상에 알루미늄 또는 투명한 고분자 필름을 적층하고 이를 팁이 형성된 주형으로 압착하여 형성함으로서 간단한 공정으로 액정표시장치를 제작할 수 있다.

Description

액정표시장치용 어레이기판 제조방법{method for fabricating array substrate for a liquid crystal display device}

본 발명은 대면적 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 소자산포(fluidic self assembly : FSA)기술을 이용하여 제작되는 대면적 액정표시장치에 관한 것이다.

도 1 은 일반적인 컬러액정표시장치를 도시한 분해 사시도 이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(11)는 블랙매트릭스(6)를 포함하는 컬러필터(7)와 컬러필터 상에 투명한 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(17)과 스위칭소자(T)와 어레이배선이 형성된 하부기판(22)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.

상기 하부기판(22)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.

이때, 상기 화소(P)영역은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역 상에는 전술한 바와 같이, 투명한 화소전극(17)이 형성된다.

상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다.

상기 어레이기판에 배치되는 박막트랜지스터(T)는 각 구성요소(게이트전극, 게이트배선, 절연층, 액티브층 등등)마다 증착(deposition), 포토리소그라피(photo-lithography), 식각(etching)의 공정을 여러번 반복한 결과로 형성된다.

이러한 다수의 반복적인 공정은 배선의 단락(short)과 단선(open) 등을 유발할 수 있으며, 또한 공정이 진행되는 동안 기판의 왜곡이나 소자의 디펙트(defect)와 같은 다수의 위험을 감안해야 하는 부담이 있다.

따라서, 이러한 복잡한 공정을 거치지 않고 단순한 제조공정으로 상기 어레이기판을 제작하기 위해 제안된 방법이 소자산포(fluidic self assembly)기술이다.

상기 소자산포 기술을 간략히 소개하면, 상기 스위칭소자는 실리콘(Si)이나 갈륨아세나이드(GaAs)와 같은 반도체물질 소정의 방법으로 성장시켜, 이를 절단하여 만든 웨이퍼에 다수개 제작되며, 상기 웨이퍼 상에 형성된 다수개의 독립적인 스위칭 소자를 각각 독립적으로 분리하여 다수의 칩형태로 만들고, 이를 상기 어레이기판(22) 상에 소정의 방법으로 배치하여 어레이기판에 상기 스위칭소자를 형성하는 기술을 말한다.

이러한 소자산포기술을 적용한 어레이기판의 공정온도는 최대한 250^o의 공정온도에서 행해짐으로 열에 의한 기판의 수축변형을 막을 수 있고, 리소그라피 공정 중 상기 기판의 변형에 의해 노광기에서의 미스얼라인에 의한 소자의 특성변화가 없는 장점이 있다.

그리고, 기존의 어레이기판 제조공정과는 달리 소자제조와 배선공정을 불리하여 제작할 수 있음으로, 생산라인의 단순화를 통한 공장면적이 감소되고, 대면적어레이기판의 높은 수율 특성을 얻을 수 있다.

또한, 화학증착(Chemical vapor deposition : CVD)을 이용하는 활성층이나 절연층(Insulator layer)을 형성하기 위한 증착공정이 없음으로 고가의 장비에 들여야하는 투자비감소와 상기 화학증착에 의해 형성되는 절연물질 대신 고분자와 같은 유기절연막을 사용하여 상기 절연막을 대체할 수 있기 때문에 비용부담이 줄어든다.

이러한 장점을 가지는 소자산포 기술을 대략적으로 설명하면 아래와 같다.

상기 액정표시장치용 어레이기판에 사용되는 박막트랜지스터는 실리콘이나 갈륨 아세닉과 같은 웨이퍼에 미소크기로 만들어지며, 각각 미소한 크기의 블록형태로 나누어짐으로 나노블럭이라 칭한다.

상기 블록의 형태로 제조된 스위칭소자를 배치하기 위해 소정의 크기를 갖는 투명한 기판을 준비하고, 상기 스위칭소자가 배치될 부분을 소정의 방법으로 식각하여 상기 나노블럭이 안착될 수 있는 리셉터(receptor)를 형성한다. 이때, 상기 리셉터는 상기 나노 블럭의 하부형태에 맞추어 제작된 것이다. 이와 같이 제작된 기판을 계면활성제가 함유된 유동액에 담그고, 상기 유동액에 잠긴 기판 상에 나노블럭을 산포(散布)한다.

이때, 상기 나노블럭이 유동액을 따라 흐르다 기판 상에 형성된 다수의 리셉터에 안착 되도록 함으로서 기판에 스위칭소자를 형성하게 된다.

이러한 나노블럭의 구조와 회로도를 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 일반적인 나노블럭의 평면을 도시한 개략적인 평면도이다.

상기 나노블럭(20)에는 최소한 4개의 박막트랜지스터가 구성되어 있다.

도면에 표기된 각 기호는 아래의 표와 같다.

[표 1]

P	화소전극과 연결되는 화소단자
G1, G2, G3, G4	각 박막트랜지스터에 해당하는 게이트전극 단자
Vc	각 화소전극과 함께 스토리지 캐패시터를 이루는 공통전극 단자.
D	데이터배선과 연결되는 소스전극 단자.

상기 도 1의 A영역, B영역, C영역, D영역은 상기 각 요소를 포함하는 독립적인 박막트랜지스터 영역이다.

상기 표 1 과 같은 단자를 갖는 나노블럭의 회로도와 동작을 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 나노블럭을 형성하는 4 개의 박막트랜지스터가 구성된 회로도이다.

도시한 바와 같이, 하나의 데이터배선 단자(33)가 상기 4개의 소스 연결배선(25)(27)(29)(32)에 동시에 연결되어 있고, 데이터배선에서 전달되는 신호을 제어하기 위한 게이트전극단자 G1, G2,G3,G4가 각각 형성된다.

이때 상기 각 게이트전극단자 G1,G2,G3,G4는 각 게이트전극 연결배선(13)(23)(26)(28)에 연결되고 단일 박막트랜지스터에 서로 대칭성을 가지고 두 개의 게이트전극 단자가 형성된다. 이는 상기 나노블럭이 상기 기판의 리셉터(미도시)에 안착 될 때 회전하여 안착될 경우를 예상한 설계이다.

상기 소스전극에 이격된 각 드레인전극(31)에 각 화소전극 단자(P)가 연결되며, 이는 추후 기판 상에 형성되는 화소전극(미도시)과 연결되어 상기 데이터배선 단자(33)에 전달된 데이터신호를 상기 화소전극(미도시)에 전달하게 된다. 상기 화소전극과 함께 연결된 공통전압단자 Vc가 각 박막트랜지스터마다 각각 존재한다. 상기 공통전압단자 Vc는 상기 화소전극과 스토리지 캐패시터(28)(storagecapacitor)를 이루기 위한 수단이다. 만약 스토리지 캐패시터(28)를 설계하지 않으면 액정을 스위칭하기 위하여 인가된 전하는 신호가 도달된 후 짧은 시간에 누설되어 사라져 버리게 되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 나노블럭에서의 스토리지 캐패시터의 설계는 꼭 필요하다.

상기 화소전극(미도시)에 인가된 데이터전압에 의한 전계에 의해 고유 특성에 따라 액정분자가 분극하여 소정의 방향성을 띄며 배열하게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 나노블록의 형태는 도 4에 도시하였다. 나노블럭은 윗면과 바닥면의 면적비율이 차이를 가지며, 단면적으로는 사다리꼴의 형태로 형성된다. 상기 나노블럭은 윗면과 바닥면이 각각 직각사각(41), 직육면체(43), 타원 또는 원(45)의 형상을 갖는다.

나노블록은 실리콘웨이퍼(Si wafer)나 갈륨 아세닉 웨이퍼(GaAs wafer)로 형성되며, 각각 증착공정과 포토리소그라피공정 및 식각공정을 이용하여 전술한 바와 같은 형상으로 성형 할 수 있다.

도 5는 상기 나노블럭과 리셉터의 단면을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 상기 나노블럭(47)의 일반적인 단면형상은 사다리꼴의 형태로 제작되며, 상기 기판(51)의 일부를 식각하여 형성된 리셉터(49)는 상기 나노블록(47)측면의 경사(47a)를 고려하여 상기 나노블록이 안정되게 안착되도록 하는 형상이다.

도 3의 회로구성을 갖는 나노블록과 게이트배선과 데이터배선 및 화소전극을 포함하는 어레이기판의 구성을 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 나노블럭을 스위칭소자로 사용한 어레이기판의 평면도이다.

도시한 바와 같이, 상기 나노블럭(도 5의 47참조)이 배치된 기판(53)의 어레이 공정은 상기 나노블록(47)의 각 화소전극단자(34)와 공통전압 단자(35)와 게이트전극단자(24), 소스전극단자(33)에 연결되는 배선을 형성하는 공정이다.

먼저 배선공정을 행하기 전에 상기 나노블럭(47)이 형성된 기판(53)의 전면에 벤조사이클로 부텐(Benzocyclobeuten : BCB)과 같은 투명절연성 물질을 도포하여 상기 나노블럭(47)이 상기 기판으로부터 이탈하는 것을 방지하는 것과 함께 상기 기판(53)의 표면을 평탄화 한다.

다음으로 상기 기판(53) 상에 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄합금 등의 도전성 금속물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 공통전극 단자(35)에 연결되는 공통전극 배선(54)과, 상기 공통전극 배선(54)과 평행하고 상기 게이트단자(24)에 각각 연결되는 게이트배선(55)을 일 방향으로 형성하고, 상기 게이트배선(55)과 평행하지 않고 상기 데이터단자(33)를 일 방향으로 지나는 데이터배선(57)과 상기 나노블럭(47)의 화소단자(29)와 추후에 형성될 화소전극(59)을 연결하는 화소연결배선(61)을 형성한다,

다음으로, 상기 데이터배선(57)과 화소연결배선(61)과 게이트배선(55) 등이 형성된 기판의 전면에 전술한 투명절연물질을 증착하여 보호층을 형성한 후, 상기 화소연결배선(61)의 상부에 화소 콘택홀(63)을 형성한다.

다음으로 상기 화소 콘택홀(63)이 형성된 기판(53)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)등의 투명도전성 금속을 증착하고 패터닝하여, 상기 화소 콘택홀(63)과 화소연결배선(61)을 통해 상기 화소단자(34)와 연결되는 화소전극(59)을 형성한다. 이와 같은 방법으로 상기 나노블럭(47)을 스위칭소자로 사용하는 액정표시장치용 어레이기판(53)이 완성된다.

상기 어레이공정은 공정의 편리함을 생각하여 그 제조공의 순서를 다양하게 변형 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 소자산포 기술로 형성되는 액정표시장치용 어레이기판은 스위칭소자를 별도로 제작하여 배치하는 방식임으로 기존의 박막트랜지스터형 액정표시장치의 제조공정에 비해 그 제조공정이 매우 단순한 장점이 있다.

그러나, 상기 나노블럭을 배치하는 기판에 상기 나노블럭이 안정되게 안착 되도록 하는 상기 리셉터(도 5의 49참조)를 형성하는 문제나 상기 나노블럭(47)을 각 리셉터에 제대로 배치하는 문제 등이 소자산포 기술에서 중요한 이슈로 대두되고 있다.

도 7은 상기 나노블럭을 안착하기 위한 리셉터가 형성된 투명기판의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 단면적으로 상기 리셉터인 식각홈(49)의 내부를 계단식 형상으로 형성하여, 식각홈 내에 돌출부(A)를 형성함으로써 상기 식각홈(49)에 안착되는 나노블럭(도 5의 47)이 상기 식각홈내의 상기 돌출부(A)에 의해 지지된다.

그러나 종래에는 이와 같은 구조를 형성하기 위해 2단계의 마스크공정을 시행하였다. 이와 같은 식각홈 형성 공정을 도 8a 내지 도 8d와 도 9a 내지 도 9d를 참조하여 설명한다.

도 8a 내지 도 8d는 기판에 식각홈을 형성하여 리셉터를 만들기 위한 종래의기판의 단면도이다. 먼저 도 8a에 도시한 바와 같이, 기판(111)에 하나 또는 두 종류의 마스크물질(116)을 적층한다. 이때, 상기 마스크물질로 아몰퍼스 실리콘 또는 텅스텐 등을 차례로 증착하여 반도체층(113)과 금속층(115)을 적층한다.

기판(111)상에 상기 마스크물질을 증착하는 이유는, 포토레지스트와 기판 간에 부착력이 좋지 않기 때문이다. 그럼으로, 상기 추후 기판을 식각 하기위한 식각공정 동안 상기 포토레지스트가 떨어져 나올 수 있음으로 상기 마스크물질(116)을 사용하여 준다.

다음으로, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 마스크물질이 도포된 기판(111)의 전면에 포토레지스트(photo-resist)(117)를 증착하고, 소정의 패턴이 형성되도록 제 1 마스크(미도시)로 노광(exposure)하는 과정을 거치게 된다.

다음으로, 노광 과정이 끝난 상기 포토레지스트 중 상기 마스크로 인해 빛에 의해 경화되지 않은 부분을 현상액(developer)을 이용하여 제거한다

다음은 상기 포토레지스트(117)가 제거되어 노출된 그 하부의 상기 반도체층(113)과 금속층(115)을 건식식각(dry etching)방식을 사용하여 동시에 제거한다. 이렇게 서로 다른 물질을 동시에 제거할 수 있는 이유는 일반적으로 건식식각 방식이 물질에 대한 선택성이 없이 시간에 비례하여 물질을 식각하는 특성이 있기 때문이다.

다음은 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(117)의 일부와 그 하부의 마스크물질(116)을 제거하여 노출된 투명기판(111)을 식각하는 과정으로, 식각용액을 기판에 흘려주어 식각하는 습식방식(wet etching)을 택한다. 상기 습식식각은 상기 건식식각 과는 달리 물질에 따라 선택적으로 식각이 행해지는 특성을 갖는다. 따라서, 상기 포토레지스트의 하부에 위치하고 상기 식각홈에 의해 노출된 상기 반도체층(113)과 금속층(115)의 식각은 이루어지지 않고 상기 기판(111)만을 식각하게 되고, 이때 기판의 측면(B)을 과도하게 식각하도록 유도하여 제 1 식각홈(117)을 형성된다.

다음으로, 도 8d에 도시한 바와 같이,상기 반도체층(도 8c의 113참조)과 금속층(도 8c의 115참조)을 완전히 제거하는 공정을 행한다. 따라서, 전술한 바와 같은 제 1 단계 포토리소그라피(photo-lithography)공정을 거쳐 기판(111)에는 다수의 제 1 식각홈(118)이 형성된다.

도 9a 내지 도 9d는 상기 제 1 식각홈에 다시 제 2 식각홈을 형성함으로서, 단면적으로 상기 식각홈의 일 측과 타측이 계단식 형상을 하도록 하는 제 2 포토마스크 공정을 도시한 공정단면도이다.

도 9a에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 포토마스크공정에 의해 형성된 다수의 제 1 식각홈(118)이 형성된 기판(111)의 전면에 상기 제 1 포토마스크 공정에서 사용되었던 마스크 물질인 반도체층(113a)과 금속층(115a)을 적층한다.

다음으로, 상기 마스크물질이 형성된 기판의 전면에 포토레지스트(117a)를 증착하고 제 2 포토마스크(미도시)로 노광하는 과정을 거치게 된다.

다음으로, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 노광되지 않은 포토레지스트를 제거하고, 연속으로 그 하부의 마스크물질(113a)(115a)을 제거한다.

다음으로, 도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 식각홈(도 8d의 118) 바닥의 일부를 다시 습식식각을 통해 식각하여 제 2 식각홈(121)을 형성하는 과정에서 상기 제 2 식각홈(121)의 측면(C) 또한 상기 제 1 식각홈의 측면(B)과 같이 기판의 측면이 과도하게 식각되어 형성된다.

다음으로, 도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 식각홈 주변의 기판표면을 보호하기 위해 적층했던 마스크물질(도 9c의 113a)과 포토레지스트(도 9c의 115a)를 제거한다. 결과적으로 상기 기판(111)에 형성된 식각홈(123)은 단면적으로 계단식 형상을 하게 되며, 상기 계단식 형상을 한 측면 중 식각홈(123)으로 돌출된 돌출부(A)를 얻을 수 있다.

따라서, 전술한 공정을 통해 형성된 식각홈인 리셉터(123)는 상기 나노블록이 상기 식각홈(123) 내부에 잘못 배치되어 나타나는 기판의 불량을 방지할 수 있다. 그러나 이와 같은 구조를 형성하기 위한 종래의 공정은 2 단계의 포토마스크 공정과 다수의 증착공정과 식각공정을 거치게 됨으로 공정의 복잡한 뿐 아니라 그에 따라 발생하는 비용도 커진다는 문제점이 있다.

또한, 상기 포토레지스트와 상기 식각된 제 1 식각홈의 측면 단차에 의한 상기 포토레지스트의 들뜸에 의해 식각홈의 형상에 불량이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 간단한 공정으로 상기 기판에 리셉터를 형성하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도 이고,

도 2는 미소소자 내의 스위칭소자를 이루는 각 단자의 평면 배치도이고,

도 3은 상기 스위칭소자의 회로구성도 이고,

도 4는 스위칭소자인 나노블럭의 다양한 변형 예를 도시한 분해 사시도 이고,

도 5는 상기 나노블럭과 상기 나노블럭이 배치되는 리셉터가 형성된 기판의 단면도이고,

도 6은 소자산포 방식을 사용하여 제작된 어레이기판의 개략적인 평면도이고,

도 7은 유리기판에 형성된 리셉터의 단면도이고,

도 8a 내지 도 8e는 리셉터를 형성하기 위한 종래의 제 1 단계 공정 단면도이고,

도 9a 내지 도 9d는 리셉터를 형성하기 위한 종래의 제 2 단계 공정 단면도이고,

도 10a 내지 도 10d는 리셉터를 형성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공정 단면도이고,

도 11a 내지 도 11f는 리셉터를 형성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공정단면도이고,

도 12a 내지 도 12d는 리셉터를 형성하기 이한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공정단면도이고,

도 13a 내지 도 13b는 상기 도 12a 내지 도 12d 공정을 적용한 전계발광소자의 공정단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

211 : 투명기판 213 : 금속층

215 : 주형 215a : 요철(팁)

217 : 식각홈(리셉터(recepter))

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 금속층을 형성하는 단계와; 표면에 소정 간격 이격되어 형성된 다수의 팁을 가지는 주형을 준비하는 단계와; 상기 다수의 팁이 형성된 주형을 상기 금속층에 눌러, 상기 팁 형상대로 상기 금속층의 표면에 다수의 홈을 형성하는 단계와; 상기 홈에 상기 나노블럭을 안착하는 단계를

포함한다.

상기 금속층은 알루미늄을 포함하는 알루미늄 계열의 금속인 것을 특징으로 한다.

상기 나노블럭이 안착된 기판 상에 투명한 유기절연막을 증착하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 금속층을 형성하는 단계와; 표면에 소정 간격 이격되어 형성된 다수의 팁을 가지는 주형을 준비하는 단계와; 상기 다수의 팁이 형성된 주형을 상기 금속층에 눌러, 상기 팁 형상대로 상기 금속층의 표면에 다수의 홈을 형성하는 단계와; 상기 홈에 나노블럭을 안착하는 단계와; 상기 나노블럭이 안착된 금속층과 유기절연막을 식각하여, 상기 각 나노블럭을 포함하는 아일랜드형태의 패턴을 형성하는 단계와; 상기 나노블럭을 포함하는 아일랜드 형태의 패턴이 형성된 기판 상에 투명한 유기절연물질을 도포하여, 상기 아일랜드 형태의 패턴사이를 채우는 단계를 포함한다.

상기 금속층은 알루미늄을 포함하는 알루미늄 계열의 금속 중 선택된 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 나노블럭이 안착된 기판 상에 게이트배선과 데이터배선과 화소전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 일방향으로의 식각특성을 갖는 투명한 필름을 형성하는 단계와; 상기 투명필름에 홈을 형성하는 단계와; 상기 식각홈에 나노블럭을 안착하는 단계를 포함한다.

상기 투명한 필름은 폴리이미드인 것을 특징으로 한다.

상기 투명필름에 형성된 홈은 포토리소그라피 공정에 의해 식각되는 것을 특징으로 한다.

상기 투명필름에 형성된 홈은 소정의 수단을 이용한 물리적인 압착으로 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 나노블럭이 안착된 기판 상에 게이트배선과 데이터배선과 화소전극을형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따른 전계 발광 소자 제조방법은 게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 전계발광 소자용 어레이기판 제조방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 일방향으로의 식각 특성을 갖는 투명한 필름을 형성하는 단계와; 상기 투명필름에 홈을 형성하는 단계와; 상기 식각홈에 상기 나노블럭을 안착하는 단계를 포함한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 설명한다.

-- 제 1 실시예 --

본 발명의 제 1 실시예는 상기 기판상에 알루미늄(Al)계열의 낮은 강도의 금속을 증착하여 금속판을 형성하고, 다수의 요철이 형성된 주형을 상기 금속판에 압착하여, 상기 금속판에 홈을 형성함으로써, 상기 나노블럭을 안착할 수 있는 리셉터를 형성하는 방법을 제안한다.

이하 도 10a 내지 도 10d의 공정단면도를 참조로 본 발명에 따른 제 1 실시예를 설명한다.

먼저 도 10a 에 도시한 바와 같이, 유리기판(211)상에 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금(Al alloy)과 같은 낮은 강도의 금속을 증착하여 금속판(213)을 형성한다.

다음으로, 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기 기판(211)의 면적과 실질적으로 동일크기이고, 다수의 볼록한 요철(215a)이 형성된 주형(215)을 상기 금속판(213)에 압착한다.

이때, 상기 볼록한 요철(215a)은 미세한 팁(tip) 형상이며, 바람직하게는 상기 팁은 다이아몬드와 같은 강도가 큰 물질로 이루어져 있다.

상기 주형(215)에 눌린 상기 금속판(213)의 표면은 다수의 미세한 홈(217)이 형성되는 결과를 얻을 수 있다.

이때, 상기 팁(215a)의 형상은 나노블럭(미도시)의 측면과 동일한 형상이며, 상기 팁(215a)의 강도가 크면 상기 금속기판(213)상에 홈(도 10b의 217)을 형성하는 공정을 여러번 반복하여도 거의 마모가 없기 때문에 매우 경제적이다.

다음으로, 도 10c에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 홈(217)이 형성된 기판(211)에 전술한 소자산포 방식으로 다수의 나노블럭(219)을 산포하게 되면, 상기 금속판(213) 상에 형성된 다수의 홈(217)에 상기 나노블럭이(219) 각각 안착하게 된다.

도시하지는 않았지만, 상기 나노블럭(219)이 안착된 기판(211)의 전면에 벤조사이클로 부텐(BCB)과 아크릴수지(Acryl resin)과 같은 투명한 유기절연물질을 도포하여 보호층을 형성한다.

다음으로, 상기 보호층이 형성된 기판 상에 상기 나노블럭의 게이트전극 단자와 연결되는 게이트배선과, 상기 나노블럭의 공통전극 단자에 연결되는 공토배선을 소전간격 이격하여 형성하고, 상기 나노블럭의 소스전극 단자와 연결되는 다수의 데이터배선을 형성하여 어레이기판을 형성한다.

다음으로, 도 10d에 도시한 바와 같이, 상기 어레이기판(211)과 공통전극(221)과 컬퍼필터층(223)이 형성된 상부기판(225)을 소정간격을 두고 합착 한 후, 액정(227)을 주입함으로써 간단한 공정으로 박막트랜지스터형 액정표시장치(229)를 제작할 수 있다,

-- 제 2 실시예--

본 발명에 따른 제 2 실시예는 상기 나노블럭을 안착하기 위해 사용되는 금속판과 나노블럭 사이에 절연층을 형성하고, 이를 나노블럭 단위로 아일랜드 형태로 패터닝하여, 상기 나노블럭과 금속판 사이에서 발생할 수 있는 정전기 불량과, 상기 나노블럭 사이에 발생할 수 있는 정전기 불량을 방지하는 구조를 제안한다.

이하 도 11a 내지 도 11f의 공정단면도를 참조하여 본 발명에 따른 제 2 실시예를 설명한다.

먼저, 도 11a에 도시한 바와 같이, 기판(311) 상에 알루미늄과 알루미늄 합금과 같은 강도가 낮은 금속물질을 증착하여 금속판(313)을 형성한다.

다음으로, 상기 금속판(313)상에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl) 등의 투명한 유기절연물질을 도포하여 절연막(315)을 형성한다.

다음으로, 도 11b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 실시예에서 설명하였던 요철형태의 다수의 팁(316a)이 형성된 주형(316)으로 상기 절연막(315)과 금속판(313)을 압착한다.

상기 주형에 의해 압착된 기판 상에는 도시한 바와 같이, 다수의 홈(317)이 형성된다.

다음으로, 도 11c에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 홈(317)이 형성된 기판(311)상에 소정의 방식으로 나노블럭(319)을 산포하여, 상기 기판(311) 상에 형성된 홈(도 11b의 317)에 상기 나노블럭(319)을 안착한다

다음으로, 도 11d에 도시한 바와 같이, 상기 나노블럭(319)이 안착된 기판(311)은 포토리소그라피 공정을 통해, 상기 나노블럭(319) 사이에 적층된 금속판(313)과 절연막(315)을 제거하여, 금속판과 절연막의 홈에 나노블럭(319)이 안착된 아일랜드형태의 패턴(321)을 형성한다.

다음으로, 도 11e에 도시한 바와 같이, 상기 나노블럭(319)이 안착된 다수의 아일랜드형태의 패턴(321)이 형성된 기판(311)의 전면에 전술한 투명 유기절연물질이나 폴리이미드와 같은 고분자 절연물질(323)을 도포하여, 기판(311)을 평탄화 한다.

이와 같이, 형성된 기판 상에 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 게이트배선과 공통전극 배선과 데이터배선을 형성하여 어레이기판을 제작한다.

다음으로 도 11f에 도시한 바와 같이, 상기 어레이기판(311)과, 상기 어레이기판(311)과 마주보는 면에 공통전극(326)과 컬러필터층(328)이 적층된 상부기판(327)을 소정간격을 두고 합착한다.

다음으로, 상기 상부기판(327)과 어레이기판(311)사이에 액정(329)을 주입311하는 공정으로 박막트랜지터형 액정표시장치(331)를 제작할 수 있다.

-- 제 3 실시예 --

본 발명에 따른 제 3 실시예는 상기 기판 상에 투명한 고분자 필름을 형성하고, 이를 패터닝하여 상기 나노블럭이 안착된 리셉터를 형성하는 방법을 제안한다.

이하 도 12a 내지 도 12d를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다.

먼저, 도 12a에 도시한 바와 같이, 기판 상에 세로방향으로의 방향성 식각이 가능한 투명필름을 입힌다.

상기 기판(411) 상에 입혀진 투명필름(413)은 투명 고분자필름을 부착하거나, 투명한 고분자 물질을 증착하고 경화(curing)하는 방식으로 형성할 수 있다.

또한 상기 투명필름(413)은 절연물질이다.

다음으로, 도 12b에 도시한 바와 같이, 상기 투명필름(413)을 상기 제 1 실시예와 제 2 실시예에서 설명한 주형(도 11b의 315참조)으로 압착하여 다수의 홈(415)을 형성하거나, 포토리소그라피 공정에 의해 상기 투명필름을 식각하는 방식으로 홈(415)을 형성한다.

다음으로, 소정의 소자산포 방식을 사용하여, 다수의 나노블럭(417)을 상기 기판(411)상에 형성된 다수의 식각홈(도 12b의 415)에 안착한다.

다음으로, 도시하지는 않았지만, 상기 나노블럭(417)이 상기 식각홈으로 부터 이탈하는 것을 막고, 상기 기판(411)을 평탄화 하기 위해, 상기 나노블럭(417)이 안착된 기판(411)의 전면에 투명한 절연물질을 증착한다.

다음으로 도 12d에 도시한 바와 같이, 상기 어레이기판(411)과, 상기 어레이기판(411)과 마주보는 면에 공통전극(421)과 컬러필터층(423)이 적층된 상부기판(425)을 소정간격을 두고 합착한다.

다음으로, 상기 상부기판(425)과 어레이기판(411) 사이에 액정(419)을 주입하는 공정으로 박막트랜지터형 액정표시장치(427)를 제작할 수 있다.

전술한 바와 같은 제 1 실시예와 제 2 실시예를 통해 리셉터(317)가 형성된 기판(311)에 소정의 방법으로 산포된 나노블록을 배치하고, 다음으로 상기 나노블럭의 단자에 연결되는 게이트배선과 데이터배선 및 공통전압 배선을 상기 기판 상에 형성하여 액정표시장치용 어레이기판을 제조할 수 있다.

또한, 전술한 제 3 실시예의 구성은 전계발광 디스플레이(Electroluminescent : ELD)의 구조에도 적용가능하다.

이하 도 13a 내지 도 13b를 참조하여 설명한다.

즉, 제 3 실시예의 구성에 따라 하부기판(511)에 나노블럭(517)을 안착하고, 상기 나노블럭 사이에 신호배선을 형성하여 하부기판(511)을 제작한다.

다음으로, 상기 하부기판(511)과 소정의 갭을 두고 위치하며, 상기 하부기판과 마주보는 면에 투명도전성 금속(523)이 형성된 상부기판(525)을 상기 하부기판(511)과 합착한다.

다음으로, 상기 상부기판(525)과 하부기판(511) 사이에 발광물질인 유기물질(519)을 삽입함으로써, 소자산포 방식으로 제작된 전계발광 표시소자(527)를 제작할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 유리기판 상에 식각홈을 형성하기 위해 별도의 포토리소그라피 공정을 행하지 않는 간단한 공정으로 식각홈을 형성할 수 있기 때문에, 공정 단순화와 함께 공정시간을 단축할 수 있음으로 제품의 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 있어서,

기판을 준비하는 단계와;

상기 기판 상에 금속층을 형성하는 단계와;

표면에 소정 간격 이격되어 형성된 다수의 팁을 가지는 주형을 준비하는 단계와;

상기 다수의 팁이 형성된 주형을 상기 금속층에 눌러, 상기 팁 형상대로 상기 금속층의 표면에 다수의 홈을 형성하는 단계와;

상기 홈에 상기 나노블럭을 안착하는 단계를

포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 금속층은 알루미늄을 포함하는 알루미늄 계열의 금속인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 나노블럭이 안착된 기판 상에 투명한 유기절연막을 증착하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 있어서,

기판을 준비하는 단계와;

상기 기판 상에 금속층을 형성하는 단계와;

표면에 소정 간격 이격되어 형성된 다수의 팁을 가지는 주형을 준비하는 단계와;

상기 다수의 팁이 형성된 주형을 상기 금속층에 눌러, 상기 팁 형상대로 상기 금속층의 표면에 다수의 홈을 형성하는 단계와;

상기 홈에 나노블럭을 안착하는 단계와;

상기 나노블럭이 안착된 금속층과 유기절연막을 식각하여, 상기 각 나노블럭을 포함하는 아일랜드형태의 패턴을 형성하는 단계와;

상기 나노블럭을 포함하는 아일랜드 형태의 패턴이 형성된 기판 상에 투명한 유기절연물질을 도포하여, 상기 아일랜드 형태의 패턴사이를 채우는 단계를

포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 금속층은 알루미늄을 포함하는 알루미늄 계열의 금속 중 선택된 하나인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 나노블럭이 안착된 기판 상에 게이트배선과 데이터배선과 화소전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법에 있어서,

기판을 준비하는 단계와;

상기 기판 상에 일방향으로의 식각특성을 갖는 투명한 필름을 형성하는 단계와;

상기 투명필름에 홈을 형성하는 단계와;

상기 식각홈에 나노블럭을 안착하는 단계를

포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투명한 필름은 폴리이미드인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투명필름에 형성된 홈은 포토리소그라피 공정에 의해 식각되는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 투명필름에 형성된 홈은 소정의 수단을 이용한 물리적인 압착으로 형성한 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 나노블럭이 안착된 기판 상에 게이트배선과 데이터배선과 화소전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
게이트전극과 드레인전극과 소스전극을 포함하는 스위칭소자와 캐패시터가 구성된 나노블럭를 포함하는 전계발광 표시소자용 어레이기판 제조방법에 있어서,

기판을 준비하는 단계와;

상기 기판 상에 일방향으로의 식각 특성을 갖는 투명한 필름을 형성하는 단계와;

상기 투명필름에 홈을 형성하는 단계와;

상기 식각홈에 상기 나노블럭을 안착하는 단계를

포함하는 전계발광 표시소자용 어레이기판 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 투명필름에 형성된 홈은 포토리소그라피 공정에 의해 식각되는 전계발광 표시소자용 어레이기판 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 투명필름에 형성된 홈은 소정의 수단을 이용한 물리적인 압착으로 형성한 전계발광 표시소자용 어레이기판 제조방법.