KR20070045528A - 패턴 형성 방법 및 그를 이용한 액정표시소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정, 상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화시키는 공정, 및 경화되지 아니한 부분을 제거하는 공정으로 이루어진 패턴형성방법 및 그 방법을 이용한 액정표시소자 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화하고, 경화되지 아니한 부분은 제거하여 패턴을 형성하므로, 종래 인쇄방법과 달리 인쇄판을 요하지 않아 제조비용이 절감되며, 인쇄판 세정공정이 필요치 않아 제조공정도 단축된다.

패턴

Description

패턴 형성 방법 및 그를 이용한 액정표시소자 제조방법{Patterning Method and Method of manufacturing Liquid Crystal Display Device using the same}

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 포토리소그래피공정으로 패턴을 형성하는 공정을 도시한 공정단면도이다.

도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 인쇄롤을 이용하여 기판 상에 패턴물질층을 패터닝하는 공정을 도시한 공정단면도이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 패턴 형성 방법을 개략적으로 도시한 공정단면도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 패턴물질층 형성 방법을 개략적으로 도시한 사시도 또는 단면도이다.

도 5a는 본 발명에 따른 마스크를 이용하여 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정의 단면도이다.

도 5b는 본 발명에 따른 마스크를 이용하지 않고, 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에만 광을 조사하는 공정의 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시소자의 제작공정을 도시한 공정단면도이다.

<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>

100 : 투명기판 200 : 패턴물질층

200a : 소정의 패턴을 구성하는 부분 320 : 차광층

340 : 컬러필터 800 : 롤

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로 보다 구체적으로는 액정표시소자의 패턴 형성 방법에 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 구성되며, 하부 기판 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. 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선에서 연장되어 형성되는 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 상기 데이터 배선에서 연장되어 형성되는 소스전극, 및 상기 소스 전극과 마주보도록 형성되는 드레인 전극이 차례로 적층되어 형성된다. 그리고 상기 기판 전면에 보호막이 형성되고, 보호막 상부에 화소전극이 형성되어 박막트랜지스터의 드레인 전극과 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 포토리소그래피공정이 사용되고 있다.

이하에서, 도면을 참조로 종래 포토리소그래피공정을 통한 패턴 형성 방법을 설명하기로 한다.

우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 투명기판(10)상에 패턴물질층(20)을 형성한다.

그 후, 도 1b에서 알 수 있듯이, 상기 패턴물질층(20) 위에 소정 패턴의 마스크(23)을 위치시킨 후 광 조사장치를 통해 광을 조사한다.

그 후, 도 1c에서도 알 수 있듯이, 현상공정을 통해 패턴(20a)을 완성한다.

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 2a 내지 도 2c는 인쇄롤(27)을 이용하여 기판 상에 패턴물질층(20)을 패터닝하는 공정을 도시한 단면도이다.

우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 인쇄노즐(25)을 이용하여 패턴물질(20)을 인쇄롤(27)에 도포한다.

그 후, 도 2b에서 알 수 있듯이, 소정형상의 돌출부(65)가 형성된 인쇄판(60)상에서 상기 인쇄롤(27)을 회전시켜, 상기 인쇄판(60)의 돌출부(65)에 일부 패턴물질(20b)을 전사하고 잔존하는 패턴물질(20a)에 의해 인쇄롤(27)에 소정형상의 패턴(20a)을 형성한다.

그 후, 도 2c에서 알 수 있듯이, 투명기판(10) 상에서 상기 인쇄롤(27)을 회전하여 상기 기판(10) 상에 패턴(20a)을 전사한다.

그러나 상기 인쇄롤을 이용하여 패턴을 형성하는 방법은 상기 소정 형상의 돌출부가 형성된 인쇄판이 추가적으로 필요하여 제조비용이 상승되고, 인쇄판의 세정 공정 등을 거쳐야 하므로 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 제1목적은 액정표시소자를 저가의 비용으로 보다 단축된 공정시간 내에 제조할 수 있도록 하기 위해서, 새로운 방법에 의해 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 것이고, 본 발명의 제2목적은 상기 패턴 형성 방법을 이용하여 액정표시소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 제1목적을 달성하기 위해서, 기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정(제1공정), 상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화시키는 공정(제2공정) 및 경화되지 아니한 부분을 제거하는 공정(제3공정)으로 이루어진 패턴 형성 방법을 제공한다.

즉, 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분만을 경화시키면 경화된 부분이 경화되지 않는 부분보다 기판과의 접착력이 강하게 되어, 경화되지 않는 부분을 기판으로부터 쉽게 제거할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 특성을 이용하여 간단한 방법으로 기판 상에 패턴을 형성하는 것으로, 종래 포토리소그래피 공정과 달리 현상공정 등이 필요하지 않고, 종래 인쇄방법과 달리 인쇄판이 필요하지 않게 된다.

이 때, 기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정(제1공정)은 기판 상에 패턴물질을 적하하는 공정 및 기판을 회전시키는 공정으로 이루어질 수 있다.

또한, 기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정(제1공정)은 인쇄노즐에서 패턴물질을 배출하는 공정 및 기판을 이동하는 공정으로 이루어질 수 있다.

또한, 기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정(제1공정)은 인쇄롤에 패턴물질을 도포하는 공정 및 인쇄롤을 회전시켜 기판 상에 패턴물질을 전사하는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화시키는 공정(제2공정)은 상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정으로 이루 어질 수 있다.

이 때, 상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정은 패턴을 구성하는 부분 이외의 부분을 마스크로 가리고 기판 전면에 광을 조사하는 공정으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정은 패턴을 구성하는 부분에만 광을 조사하는 공정으로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에만 광을 조사하는 공정은 광원으로 레이저를 이용하는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 경화되지 아니한 부분을 제거하는 공정(제3공정)은 롤을 회전하여 경화되지 아니한 부분을 제거하는 공정으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제2목적을 달성하기 위해서, 제1기판 상에 차광층을 형성하는 공정, 상기 차광층 을 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, 전술한 패턴 형성 방법에 따르는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 제2기판을 준비하는 공정은, 전술한 패턴 형성 방법에 따르는 공정을 이용하여, 상기 제2기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판 상에 보호막과, 상기 보호막 상부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재를 형성하고, 상기 씨일재가 형성된 기판에 액정을 적하한 후 양 기판을 합착하는 공정으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구가 형성되도록 씨일재를 형성한 후 양 기판을 합착하고, 그 후에 상기 주입구를 통해 액정을 주입하여 형성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

1. 패턴형성방법

우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 투명기판(100) 상에 패턴물질층(200)을 형성한다.

상기 패턴물질층(200)을 형성하는 바람직한 방법을 도 4a 내지 도4c를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

첫째, 도 4a에서 알 수 있듯이, 투명기판(100) 상에 패턴물질(200)을 적하한 후, 투명기판(100)을 회전시키는 공정을 통해 상기 패턴물질층(200)을 형성할 수 있다.

둘째, 도 4b에서 알 수 있듯이, 인쇄노즐(250)에서 패턴물질(200)을 배출하고, 투명기판(100)을 이동시키면서 패턴물질층(200)을 형성할 수 있다.

셋째, 도 4c에서 알 수 있듯이, 투명기판(100) 상에서 패턴물질(200)이 도포된 인쇄롤(270)을 회전시켜 패턴물질층(200)을 형성할 수 있다.

이와 같이 도 4a 내지 도 4c와 같은 방법으로 투명기판(100) 상에 패턴물질층(200)을 형성할 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그 후, 도 3b에서 알 수 있듯이, 상기 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)을 경화시킨다.

상기 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)을 경화시키는 바람직한 방법을 도 5a 내지 5b를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

첫째, 도 5a에서 알 수 있듯이, 상기 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a) 이외의 부분(200b)을 마스크(230)로 가리고 기판(100) 전면에 광을 조사하여 상기 패턴물질층(200) 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)을 경화시킬 수 있다.

둘째, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 패턴물질층(200) 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)에만 광을 조사하여 상기 패턴물질층(200) 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)을 경화시킬 수 있다.

이 때, 상기 패턴물질층(200) 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)에만 광을 조사하는 경우 상기 광원(700)으로 레이저를 이용할 수 있다.

레이저를 이용하여 패턴물질층(200) 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a) 만을 경화시키는 경우 비교적 고가인 마스크가 필요하지 않게 되어 제조비용이 절감된다.

이와 같이 도 5a 내지 도 5b와 같은 방법으로 상기 패턴물질층(200) 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)을 경화시킬 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그 후, 도 3c에서 알 수 있듯이, 경화되지 아니한 부분(200b)을 투명기판(100)으로부터 제거하여 소정 형상의 패턴(200a)을 형성한다.

이 때, 상기 경화되지 아니한 부분(200b)을 투명기판(100)으로부터 제거하는 공정은 롤(800)을 이용하여 간단히 수행할 수 있다.

이는, 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분(200a)을 경화시키면 경화된 부분(200a)이 경화되지 않은 부분(200b)보다 기판과의 접착력이 강하게 되어, 롤(800)을 이용하여 경화되지 않는 부분을 기판으로부터 쉽게 제거할 수 있기 때문이다.

2. 액정표시소자의 제조방법

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자용 기판의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 단면도이다.

우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 제1기판(300) 상에 차광층(320)을 형성한다.

그 후, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상기 차광층(320)을 포함하는 제1기판(300) 상에 컬러필터층(340)을 형성한다.

여기서, 상기 차광층을 형성하는 공정(도 6a 참조), 상기 컬러필터층을 형성 하는 공정(도 6b 참조) 중 적어도 하나의 공정은, 전술한 패턴 형성 방법의 실시예에 따르는 공정으로 형성된다.

그 후, 도 6c에서 알 수 있듯이, 제2기판(400)을 준비한다.

상기 제2기판을 준비하는 공정은, 도시하지는 아니하였으나, 전술한 패턴 형성 방법의 실시예에 따르는 공정을 이용하여, 상기 제2기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판 상에 보호막과, 상기 보호막 상부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.

그 후, 도 6d에서 알 수 있듯이, 상기 제1기판(300) 및 제2기판(400) 사이에 액정층(500)을 형성한다.

이 때, 상기 액정층(500)을 형성하는 공정은 제1기판(300) 및 제2기판(400) 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재를 형성하고, 씨일재가 형성된 기판에 액정을 적하한 후 양 기판을 합착하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 액정층(500)을 형성하는 공정은 제1기판(300) 및 제2기판(400) 중 어느 하나의 기판에 주입구 형성되도록 씨일재를 형성한 후 양 기판을 합착하고, 그 후에 상기 주입구를 통해 모세관 현상과 압력차를 이용하여 액정을 주입하여 형성할 수 있다.

상기 구성에 의한 본 발명에 따르면, 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화하고, 경화되지 아니한 부분은 제거하여 패턴을 형성하므로, 종래 인쇄방법과 달리 인쇄판을 요하지 않아 제조비용이 절감되며, 인쇄판 세정공정이 필요치 않아 제조공정도 단축된다.

또한, 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화시키면 경화된 부분이 경화되지 않은 부분보다 기판과의 접착력이 강하게 되어, 롤을 이용하여 경화되지 않는 부분을 기판으로부터 쉽게 제거할 수 있어 종래 포토리소그래피공정과 달리 현상공정이 필요치 않아 공정이 단순화된다.

또한, 레이저를 이용하여 패턴물질층 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화할 수 있어 마스크가 필요하지 않게 되어 제조비용이 절감된다.

Claims (13)

1. 기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정;

   상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화시키는 공정; 및

   경화되지 아니한 부분을 제거하는 공정으로 이루어진 패턴 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정은

   기판 상에 패턴물질을 적하하는 공정; 및

   기판을 회전시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
3. 제1항에 있어서,

   기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정은

   인쇄노즐에서 패턴물질을 배출하는 공정; 및

   기판을 이동하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
4. 제1항에 있어서,

   기판 상에 패턴물질을 도포하는 공정은

   인쇄롤에 패턴물질을 도포하는 공정; 및

   인쇄롤을 회전시켜 기판 상에 패턴물질을 전사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분을 경화시키는 공정은

   상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정은

   패턴을 구성하는 부분 이외의 부분을 마스크로 가리고 기판 전면에 광을 조사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에 광을 조사하는 공정은

   패턴을 구성하는 부분에만 광을 조사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 패턴물질 중 소정의 패턴을 구성하는 부분에만 광을 조사하는 공정은

   상기 광으로 레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 패턴물질 중 경화되지 아니한 부분을 제거하는 공정은

   롤을 회전하여 상기 패턴물질 중 경화되지 아니한 부분을 분리하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
10. 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 제9항 중 어느 한 항에 의해 패턴을 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제2기판을 준비하는 공정은,

    상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의해 패턴을 형성하는 공정을 이용하여 상기 제2기판 상에 서로 종횡으로 교차되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 영역에 박막트랜지스터 와, 상기 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판 상에 보호막과, 상기 보호막 상부에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은

    상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구 없는 씨일재를 형성하고,

    상기 씨일재가 형성된 기판에 액정을 적하한 후, 양 기판을 합착하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
13. 제10항에 있어서,

    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은

    상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판에 주입구가 형성되도록 씨일 형성하고,

    양 기판을 합착한 후, 상기 액정 주입구에 액정을 주입하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.

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