KR20050023560A - 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패턴스페이서의 손상없이 배향막을 재생할 수 있는 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시패널은 상부기판 및 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 형성되는 패턴스페이서와, 상기 패턴스페이서 상에 상기 패턴스페이서와 중첩되게 형성되는 배향패턴과, 상기 배향패턴을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 배향막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널 및 그 배향막 재생방법{Liquid Crystal Display Panel and Method of Reworking Alignment Layer the same}
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 패턴스페이서의 손상없이 배향막을 재생할 수 있는 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법에 관한 것이다.
통상, 액정표시소자(Liquid Crystal Display; LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. 이를 위하여, 액정표시소자는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 이 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. 액정표시패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 기준전극, 즉 공통전극이 마련되게 된다. 통상, 화소전극은 하부기판 상에 액정셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀이 구동된다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시패널은 액정(8)을 사이에 두고 합착된 상부 어레이 기판(10)과 하부 어레이 기판(20)을 구비한다.
액정(8)은 자신에게 인가된 전계에 응답하여 회전됨으로써 하부 어레이 기판(20)을 경유하여 입사되는 빛의 투과량을 조절하게 된다.
상부 어레이 기판(10)은 상부기판(1)의 배면 상에 형성되는 컬러필터(4) 및 공통전극(6)을 구비한다. 컬러필터(4)는 적(R), 녹(G) 및 청(B) 색의 컬러필터를 포함하여 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다. 인접한 색의 컬러필터(4)들 사이에는 블랙 매트릭스(2)가 형성되어 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수함으로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다.
하부 어레이 기판(20)은 하부기판(21)의 전면에 게이트절연막을 사이에 두고 절연되는 데이터라인(18)과 게이트라인(12)이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 TFT(16)가 형성된다. TFT(16)는 게이트라인(12)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(18)에 접속된 소스전극, 활성층 및 오믹접촉층을 포함하는 채널부를 사이에 두고 소스전극과 마주보는 드레인전극으로 이루어진다. 이 TFT(16)는 보호막을 관통하는 접촉홀을 통해 화소전극(14)과 접속된다. 이러한 TFT(16)는 게이트라인(12)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(18)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(14)에 공급한다.
화소전극(14)은 데이터라인(18)과 게이트라인(12)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 이 화소전극(14)은 드레인전극을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 공통전극(6)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(21)과 상부기판(1) 사이에 위치하는 액정(8)은 유전율이방성에 의해 회전하게 된다. 이에 따라, 광원으로부터 화소전극(14)을 경유하여 공급되는 광이 상부기판(1) 쪽으로 투과된다.
이러한 상부 어레이 기판(10)과 하부 어레이 기판(20)은 패턴스페이서에 의해 셀갭을 유지하게 된다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시된 상부 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 상부기판(1) 상에 크롬(Cr)을 포함하는 불투명금속 및 불투명수지 중 어느 하나를 포함하는 불투명물질이 전면 도포된다. 이 불투명물질이 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 2a에 도시된 바와 같이 상부기판(1) 상에는 블랙매트릭스(2)가 형성된다.
블랙매트릭스(2)가 형성된 상부기판(1) 상에 적색 컬러물질이 전면 도포된 후 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 2b에 도시된 바와 같이 적색(R) 컬러필터(4)가 형성된다. 그리고, 적색 컬러필터가 형성된 상부기판(1) 상에 녹색 컬러물질이 전면 도포된 후 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 2b에 도시된 바와 같이 녹색(G) 컬러필터(4)가 형성된다. 그리고, 녹색 컬러필터가 형성된 상부기판 상에 청색 컬러물질이 전면 도포된 후 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 2b에 도시된 바와 같이 청색(B) 컬러필터(4)가 형성된다.
적색, 녹색 및 청색 컬러필터(4)가 형성된 상부기판(1) 상에 투명전도성물질이 전면 도포됨으로써 도 2c에 도시된 바와 같이 공통전극(6)이 형성된다.
공통전극(6)이 형성된 상부기판(1) 상에 폴리 아크릴레이트(Polyacrylate) 등을 포함하는 스페이서물질이 전면 도포된 후 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 스페이서물질이 패터닝됨으로써 도 2d에 도시된 바와 같이 제1 높이(d1)를 갖는 패턴스페이서(22)가 형성된다.
패턴스페이서(22)가 형성된 상부기판(1) 상에 폴리이미드(Polyimide)가 전면 인쇄된 후 러빙됨으로써 도 2e에 도시된 바와 같이 상부 배향막(24)이 형성된다. 이 후 상부 배향막(24)까지 형성된 상부기판(1)의 불량 검출을 위한 테스트공정이 실행된다.
테스트공정에 의해 상부 배향막(24)의 불량이 검출된 경우 배향막 재생공정이 수행된다. 이를 상세히 설명하면, 불량으로 판단된 배향막이 형성된 상부기판(1)을 에싱(ashing)챔버 내에 삽입한 후 챔버 내에 O2, SF6를 포함하는 에싱가스 등을 주입하여 플라즈마 방전을 일으키게 된다. 그러면, 에싱가스와 배향막 간에 화학반응이 일어나면서 불량배향막이 전면 제거된다.
이 때, 불량으로 판단된 배향막은 그 배향막 하부에 형성된 패턴스페이서와 동일한 유기계열의 물질이다. 예를 들어, 배향막은 폴리이미드로 형성되고 패턴스페이서는 폴리아크릴레이트로 형성된다.
이에 따라, 불량으로 판단된 배향막 제거시 그 배향막 뿐만 아니라 패턴스페이서(22)의 일부도 식각되어 제1 높이(d1)의 패턴스페이서(22)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 높이(d1)보다 약 1500~2000Å정도 낮은 제2 높이(d2)로 낮아지게 된다. 높이가 낮아진 패턴스페이서(22)에 의해 액정표시패널은 원하는 셀갭을 유지하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 패턴스페이서의 손상없이 배향막을 재생할 수 있는 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널은 상부기판 및 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 형성되는 패턴스페이서와, 상기 패턴스페이서 상에 상기 패턴스페이서와 중첩되게 형성되는 배향패턴과, 상기 배향패턴을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 배향막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 배향패턴은 상기 배향막과 동일 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴스페이서는 상기 하부기판 상에 형성된 게이트라인 및 데이터라인 중 적어도 어느 하나의 라인단위로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴스페이서 및 배향패턴과 배향막은 유기물질인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널의 배향막 재생방법은 기판 상에 패턴스페이서와 제1 배향막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 제1 배향막의 불량유무를 판단하는 단계와, 상기 제1 배향막이 불량인 경우 상기 패턴스페이서와 중첩되는 스크린마스크를 이용하여 제1 배향막을 부분적으로 제거하는 단계와, 상기 제1 배향막이 부분적으로 제거된 상기 기판 상에 제2 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 배향막이 불량인 경우 상기 패턴스페이서와 중첩되는 스크린마스크를 이용하여 제1 배향막을 부분적으로 제거하는 단계는 상기 스크린마스크에 의해 노출된 영역의 제1 배향막을 에싱공정으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에싱공정은 O2 및 SF6 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스와 제1 배향막의 화학적 반응에 의해 상기 제1 배향막을 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 6c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시패널의 상부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널의 상부 어레이 기판은 상부기판(101) 상에 형성되는 블랙매트릭스(102), 컬러필터(104), 공통전극(106), 패턴스페이서(122), 배향패턴(126) 및 상부배향막(124)을 구비한다.
블랙매트릭스(102)는 상부기판(101) 상에 매트릭스 형태로 형성되어 컬러필터(104)들이 형성되어질 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접 셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 하게 된다. 이러한 블랙매트릭스(102)는 하부 어레이 기판의 화소전극을 제외한 영역, 즉 게이트라인, 데이터라인 및 박막트랜지스터 중 적어도 어느 하나와 중첩되게 형성된다.
컬러필터(104)는 블랙 매트릭스(102)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(104)는 R,G,B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다.
공통전극(106)은 컬러필터(104) 및 블랙매트릭스(102)가 형성된 상부기판(101) 상에 형성되며 액정을 구동하기 위한 기준전압이 공급된다.
패턴스페이서(122)는 상부 어레이 기판과 하부 어레이 기판 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다. 이러한 패턴스페이서(122)는 게이트라인, 데이터라인 및 박막트랜지스터 중 적어도 어느 하나와 중첩되게 상부기판(101) 상에 형성된다. 즉, 패턴스페이서(122)는 서브픽셀 단위로 형성되거나 픽셀 단위로 형성되거나 게이트라인 및 데이터라인 중 적어도 어느 하나의 라인단위로 형성된다.
배향패턴(126)은 패턴스페이서(122) 상에 패턴스페이서(122)와 중첩되게 형성된다. 이 배향패턴(126)은 불량으로 판단된 표시영역의 배향막이 제거된 후 적어도 패턴스페이서(122)와 중첩되는 영역에 잔존하게 된다. 이러한 배향패턴(126)은 상부배향막(124)과 동일한 높이를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 배향패턴(126)은 약 200~300Å의 높이를 갖게 된다. 상대적으로 높이가 낮은 배향패턴(126)은 패턴스페이서(122)와 중첩되게 형성되어도 셀갭에 영향을 미치지 않는다.
상부배향막(124)은 배향패턴(126)이 형성된 상부기판(101) 상에 재생공정으로 형성된다. 즉, 상부 배향막(124)은 불량으로 판단된 배향막이 부분적으로 제거되어 배향패턴(126)이 형성된 상부기판(101) 상에 폴리이미드를 인쇄한 후 러빙함으로써 형성된다. 그리고, 상부 배향막(124)이 불량인 경우 재생공정의 에싱공정을 수행할시 배향패턴(126)에 의해 패턴스페이서(122)가 보호되므로 패턴스페이서(122)의 손상없이 상부배향막(124)의 재생공정을 수행할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 상부 어레이 기판에 형성된 배향막의 재생방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 상부기판(101) 상에 도 5a에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(102), 컬러필터(104), 공통전극(106), 패턴스페이서(122) 및 배향막(128)을 포함하는 상부 어레이가 순차적으로 형성된다. 그런 다음, 배향막(128)의 불량유무를 검출하기 위한 테스트공정이 실행된다. 테스트공정시 배향막(128)이 불량으로 검출된 경우 배향막(128)을 제거하기 위해 도 5b에 도시된 바와 같이 스크린마스크(130)가 상부기판(101) 상에 정렬된다.
스크린마스크(130)는 패턴스페이서(122)의 형성위치에 따라 차단부(130b)와 투과부(130a)의 위치가 결정된다. 예를 들어, 패턴스페이서(122)가 도 6a에 도시된 바와 같이 서브픽셀단위로 위치하는 경우, 스크린마스크(130)는 서브픽셀 각각을 노출시키는 투과부(130a)와 패턴스페이서(122)와 중첩되는 차단부(130b)를 구비한다. 또는 패턴스페이서(122)가 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀을 포함하는 픽셀단위로 위치하는 경우, 스크린마스크(130)는 픽셀 각각을 노출시키는 투과부(130a)와 패턴스페이서(122)와 중첩되는 차단부(130b)를 구비한다. 또는 패턴스페이서(122)가 하부기판 상에 형성되는 게이트라인과 중첩되게 게이트라인단위로 위치하는 경우, 스크린마스크(130)는 도 6b에 도시된 바와 같이 게이트라인과 중첩되는 차단부(130b)와, 게이트라인을 제외한 영역을 노출시키는 투과부(130a)를 구비한다. 또는 패턴스페이서(122)가 하부기판 상에 형성되는 데이터라인과 중첩되게 데이터라인 단위로 위치하는 경우, 스크린마스크(130)는 도 6c에 도시된 바와 같이 데이터라인과 중첩되는 차단부(130b)와, 데이터라인을 제외한 영역을 노출시키는 투과부(130a)를 구비한다.
이러한 스크린마스크(130)를 이용하여 상부기판(101) 상에 형성된 불량으로 판단된 배향막(128)을 부분적으로 제거하게 된다. 즉, 불량으로 판단된 배향막(128)이 형성된 상부기판(101)을 에싱챔버 내에 삽입한 후 챔버 내에 O2, SF6를 포함하는 에싱가스 등을 주입하여 플라즈마 방전을 일으키게 된다. 그러면, 에싱가스와 불량으로 판단된 배향막(128) 간에 반응이 일어나면서 스크린마스크(130)의 투과부(130a)에 의해 노출된 배향막(128)은 제거되고 스크린마스크(130)의 차단부(130b)에 의해 가려진 배향막(128)은 잔존하여 패턴스페이서(122) 상에 패턴스페이서(122)와 중첩되게 배향패턴(126)으로 형성된다. 이 때, 패턴스페이서(122)는 불량으로 판단된 배향막(128)의 제거공정시 스크린마스크(130)의 차단부(130b)에 의해 패턴스페이서(122)와 에싱가스가 화학반응하지 않으므로 원하는 높이를 유지하게 된다.
불량으로 판단된 배향막(128)이 부분적으로 제거되어 배향패턴(126)이 형성된 상부기판(101) 상에 폴리이미드를 다시 인쇄한 후 러빙함으로써 도 5c에 도시된 바와 같이 정상적인 상부 배향막(124)이 형성된다.
그리고, 상부 배향막(124)이 불량인 경우 재생공정의 에싱공정을 수행할시 배향패턴(126)에 의해 패턴스페이서(122)가 보호되므로 패턴스페이서(122)의 손상없이 상부배향막(124)의 재생공정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법은 상부기판 상에 형성된 배향막으로 한정되어 설명되었지만 하부기판 상에 패턴스페이서가 형성된 경우 하부배향막에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법은 상부기판 상에 공통전극이 형성되어 하부기판 상에 형성된 화소전극과 수직전계를 이루는 TN모드에 적용되는 것 뿐만 아니라 하부기판 상에 공통전극과 화소전극이 형성되어 수평 전계를 이루는 IPS모드에도 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널 및 그 배향막 재생방법은 기판 상에 형성된 불량으로 판단된 배향막을 제거하기 전에 패턴스페이서를 가리도록 상부기판 상에 스크린마스크가 정렬된다. 이 스크린마스크에 의해 불량으로 판단된 배향막을 제거하기 위한 에싱가스와 패턴스페이서는 화학반응하지 않으므로 그 배향막만 제거된다. 이에 따라, 패턴스페이서를 제외한 배향막을 선택적으로 제거할 수 있고, 배향막 제거시 패턴스페이서가 손상되지 않으므로 액정표시패널은 원하는 셀갭을 유지할 수 있다.
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 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 액정표시패널을 나타내는 사시도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 상부 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 3은 불량으로 판단된 배향막 제거 후 패턴스페이서의 높이를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시패널의 상부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c은 도 4에 도시된 상부 배향막의 재생방법을 나타내는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5b에 도시된 스크린마스크의 여러 형태를 나타내는 사시도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1,21,101 : 기판 2,102 : 블랙매트릭스
4,104 : 컬러필터 6,106 : 공통전극
8 : 액정 10 : 상부어레이기판
12 : 게이트라인 14 : 화소전극
16 : 박막트랜지스터 18 : 데이터라인
20 : 하부어레이기판 22,122 : 스페이서
24,124 : 상부 배향막 126 : 배향패턴
130 : 스크린마스크

Claims (7)

  1. 상부기판 및 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판 상에 형성되는 패턴스페이서와,
    상기 패턴스페이서 상에 상기 패턴스페이서와 중첩되게 형성되는 배향패턴과,
    상기 배향패턴을 덮도록 상기 기판 상에 형성되는 배향막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향패턴은 상기 배향막과 동일 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴스페이서는 상기 하부기판 상에 형성된 게이트라인 및 데이터라인 중 적어도 어느 하나의 라인과 중첩되게 라인단위로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴스페이서 및 배향패턴과 배향막은 유기물질인 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  5. 기판 상에 패턴스페이서와 제1 배향막을 순차적으로 형성하는 단계와,
    상기 제1 배향막의 불량유무를 판단하는 단계와,
    상기 제1 배향막이 불량인 경우 상기 패턴스페이서와 중첩되는 스크린마스크를 이용하여 제1 배향막을 부분적으로 제거하는 단계와,
    상기 제1 배향막이 부분적으로 제거된 상기 기판 상에 제2 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 재생방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 배향막이 불량인 경우 상기 패턴스페이서와 중첩되는 스크린마스크를 이용하여 제1 배향막을 부분적으로 제거하는 단계는
    상기 스크린마스크에 의해 노출된 영역의 제1 배향막을 에싱공정으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 재생방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에싱공정은 O2 및 SF6 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스와 제1 배향막의 화학적 반응에 의해 상기 제1 배향막을 부분적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 배향막 재생방법.
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