KR20070063184A - Method of manufacturing display substrate and method for manufacturing display panel using the method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 제조방법 중 표시기판의 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a display substrate in a method of manufacturing a display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에서 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 제조하는 단계를 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a substrate on which a thin film transistor is formed in FIG. 1.
도 3은 도 1에서 배향막을 형성하는 단계를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a step of forming an alignment layer in FIG. 1.
도 4는 도 1에서 배향막의 표면을 플라즈마 처리를 하는 단계를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a step of performing a plasma treatment on the surface of the alignment layer in FIG.
도 5는 도 1에서 액정을 적하하여 표시패널을 제조하는 단계를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a display panel by dropping a liquid crystal in FIG. 1.
도 6은 도 4의 플라즈마 처리를 수행하기 위한 플라즈마 처리장치를 개념적으로 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view conceptually illustrating a plasma processing apparatus for performing the plasma processing of FIG. 4.
도 7은 도 4에서 플라즈마 처리의 반응 메커니즘을 개념적으로 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view conceptually illustrating a reaction mechanism of the plasma treatment in FIG. 4.
도 8a는 도 4의 플라즈마 처리시간에 따른 배향막 내의 탄소량의 변화를 나 타낸 그래프이다.FIG. 8A is a graph illustrating a change in the amount of carbon in the alignment layer according to the plasma treatment time of FIG. 4.
도 8b는 도 4의 플라즈마 처리 후, 배향막 표면의 표면 에너지의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 8B is a graph showing a change in surface energy of the surface of the alignment film after the plasma treatment of FIG. 4.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 어레이 기판 TFT : 박막 트랜지스터100: array substrate TFT: thin film transistor
150 : 제1 배향막 200 : 컬러필터 기판150: first alignment layer 200: color filter substrate
230 : 컬러필터 250 : 제2 배향막230: color filter 250: second alignment layer
400 : 플라즈마 처리장치 410 : 챔버400: plasma processing apparatus 410: chamber
420 : 가스 주입구 430 : 하부 전극420: gas inlet 430: lower electrode
440 : 상부 전극 450 : 하부 유전체440: upper electrode 450: lower dielectric
460 : 상부 유전체 470 : 전원발생부460: upper dielectric 470: power generation unit
본 발명은 기판의 제조방법 및 이를 이용한 표시패널의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상의 표시품질을 향상시키기 위한 기판의 제조방법 및 이를 이용한 표시패널의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a substrate and a method of manufacturing a display panel using the same, and more particularly, to a method of manufacturing a substrate for improving display quality of an image and a method of manufacturing a display panel using the same.
대표적인 평판 표시장치인 액정 표시장치(liquid crystal display)는 액정(liquid crystal)을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 액정 표시장치는 다른 표시장치에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼우며, 소비전력이 적고, 낮은 구동전압을 갖는 장점을 갖는다.A liquid crystal display, which is a typical flat panel display, displays an image using liquid crystals. The liquid crystal display device has advantages of thinner, lighter weight, lower power consumption, and lower driving voltage than other display devices.
상기 액정 표시장치(liquid crystal display)는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널(liquid crystal display panel) 및 상기 액정 표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(back-light assembly)를 포함한다.The liquid crystal display includes a liquid crystal display panel for displaying an image using a light transmittance of liquid crystal, and a backlight disposed under the liquid crystal display panel to provide light to the liquid crystal display panel. It includes an assembly (back-light assembly).
상기 액정 표시패널은 스위칭(switching) 소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor)가 형성된 어레이 기판과, 상기 어레이 기판과 마주보며 배치되며 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판과, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 구비한다. 이때, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판의 각각에는 상기 액정층 내의 액정들을 소정의 방향으로 배열시키는 제1 및 제2 배향막이 형성된다.The liquid crystal display panel includes an array substrate on which a thin film transistor as a switching element is formed, a color filter substrate disposed to face the array substrate and having a color filter, and between the array substrate and the color filter substrate. And a liquid crystal layer interposed therebetween. In this case, first and second alignment layers for arranging liquid crystals in the liquid crystal layer in a predetermined direction are formed in each of the array substrate and the color filter substrate.
일반적으로, 상기 액정층을 형성하는 방법에는 액정 주입방식 및 액정 적하방식이 있다. 상기 액정 주입방식은 진공상태에서 모세관 현상에 의해 상기 두 기판 사이로 상기 액정을 주입하는 방식을 의미한다. 상기 액정 적하방식은 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판의 사이에 상기 액정을 적하(dropping)한 후, 진공상태에서 상기 두 기판을 결합(assembling)하는 방식을 의미한다. 이러한 액정 적하방식은 상기 액정 주입방식에 비해 매우 짧은 공정시간 내에 이루어지는 장점을 가지므로, 상기 액정층을 형성하는 방법으로 최근에 주로 사용된다.In general, a method of forming the liquid crystal layer includes a liquid crystal injection method and a liquid crystal dropping method. The liquid crystal injection method refers to a method of injecting the liquid crystal between the two substrates by a capillary phenomenon in a vacuum state. The liquid crystal dropping method refers to a method of dropping the liquid crystal between the array substrate and the color filter substrate and then assembling the two substrates in a vacuum state. Since the liquid crystal dropping method has an advantage of being made within a very short process time compared to the liquid crystal injection method, it is mainly used recently as a method of forming the liquid crystal layer.
상기 액정 적하방식을 이용한 상기 액정 표시패널의 제조방법을 보다 자세하게 설명하면, 우선 상기 박막 트랜지스터가 형성된 어레이 기판 및 상기 컬러필터 가 형성된 컬러필터 기판을 준비한다. 이어서, 상기 어레이 기판 상에 상기 제1 배향막을 형성하고, 상기 컬러필터 기판 상에 상기 제2 배향막을 형성한다. 상기 제1 및 제2 배향막을 형성한 후, 상기 제1 및 제2 배향막 중 어느 하나의 표면 상에 상기 액정들을 적하한다. 상기 액정들이 적하된 후, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판을 서로 결합하여 상기 액정 표시패널을 제조한다.The manufacturing method of the liquid crystal display panel using the liquid crystal dropping method will be described in more detail. First, an array substrate on which the thin film transistor is formed and a color filter substrate on which the color filter is formed are prepared. Subsequently, the first alignment layer is formed on the array substrate, and the second alignment layer is formed on the color filter substrate. After the first and second alignment layers are formed, the liquid crystals are dropped on the surface of any one of the first and second alignment layers. After the liquid crystals are dropped, the liquid crystal display panel is manufactured by combining the array substrate and the color filter substrate with each other.
이때, 상기 제1 및 제2 배향막이 형성된 후, 바로 상기 액정들이 적하되는 액정 적하공정이 진행되는 것이 일반적이다. 하지만, 공정 라인 정체 등에 의해 상기 제1 및 제2 배향막이 형성된 두 기판이 소정의 시간동안 청정실 내에 방치될 수 있다.In this case, the liquid crystal dropping process of dropping the liquid crystals is generally performed immediately after the first and second alignment layers are formed. However, due to process line congestion or the like, the two substrates on which the first and second alignment layers are formed may be left in the clean room for a predetermined time.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 배향막이 형성된 두 기판이 상기 청정실 내에 방치될 경우, 상기 제1 및 제2 배향막의 표면에 탄소 및 OH기 등의 불순물이 흡착되어 미세 입자가 형성될 수 있다. 이러한 미세 입자의 형성은 상기 제1 및 제2 배향막의 배향 특성을 저하시켜 영상의 표시품질을 감소시키는 문제점을 갖는다.As such, when the two substrates on which the first and second alignment layers are formed are left in the clean room, impurities such as carbon and OH groups may be adsorbed on the surfaces of the first and second alignment layers to form fine particles. The formation of such fine particles has a problem of reducing the display quality of the image by lowering the alignment characteristics of the first and second alignment layers.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배향막 표면의 미세 입자를 제거하여 영상의 표시품질을 향상시킨 표시기판의 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem of the present invention is to solve such a conventional problem, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a display substrate to improve the display quality of the image by removing the fine particles on the surface of the alignment layer.
본 발명의 다른 목적은 상기한 표시기판 제조방법을 이용하여 표시패널을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a display panel using the above-described method for manufacturing a display substrate.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 제시되는 일 실시예에 따른 표시기판의 제조방법은 투명기판 상에 배향막을 형성하는 단계 및 상기 배향막의 표면을 플라즈마 처리하여 불순물을 제거하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a display substrate according to an exemplary embodiment of the present invention includes forming an alignment layer on a transparent substrate and removing impurities by plasma treating the surface of the alignment layer.
이때, 상기 플라즈마 처리는 상압 및 진공 중 어느 하나의 상태에서 이루어질 수 있고, 상기 플라즈마 처리를 위한 가스는 산소 가스 및 불활성 가스를 포함할 수 있다.In this case, the plasma treatment may be performed at any one of atmospheric pressure and vacuum, and the gas for the plasma treatment may include an oxygen gas and an inert gas.
상기 플라즈마 처리 후의 상기 배향막 표면의 탄소 함유량은 20% 이하인 것이 바람직하며, 상기 플라즈마 처리 후의 상기 배향막의 표면 에너지는 62mJ/m2 이상인 것이 바람직하다.The carbon content on the surface of the alignment film after the plasma treatment is preferably 20% or less, and the surface energy of the alignment film after the plasma treatment is preferably 62 mJ / m 2 or more.
선택적으로, 상기 배향막은 액정을 상기 배향막의 표면에 대하여 수직하게 배열시키는 수직 무기 배향막일 수 있고, 상기 수직 무기 배향막은 산화 실리콘(SiOx)으로 이루어지는 것이 바람직하다.Optionally, the alignment layer may be a vertical inorganic alignment layer that vertically aligns the liquid crystal with respect to the surface of the alignment layer, and the vertical inorganic alignment layer is preferably made of silicon oxide (SiOx).
또한, 상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 제시되는 일 실시예에 따른 표시패널의 제조방법은 플라즈마 처리에 의해 불순물이 제거된 제1 배향막을 갖는 어레이 기판 및 플라즈마 처리에 의해 불순물이 제거된 제2 배향막을 갖는 컬러필터 기판을 준비하는 단계와, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판 중 어느 하나의 기판 상에 실라인을 형성하고, 다른 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 단계와, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판을 서로 결합하는 단계를 포함한다.In addition, a method of manufacturing a display panel according to an exemplary embodiment of the present invention provides an array substrate having a first alignment layer from which impurities are removed by plasma processing and impurities removed by plasma processing. Preparing a color filter substrate having a second alignment layer, forming a seal line on one of the array substrate and the color filter substrate, and dropping a liquid crystal onto the other substrate; Coupling a substrate and the color filter substrate to each other.
이러한 본 발명에 따르면, 배향막의 표면에 형성된 불순물을 플라즈마 처리에 의해 제거함으로써, 배향막의 배향 특성의 저하를 방지하여 표시패널의 표시품질을 보다 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by removing the impurities formed on the surface of the alignment film by the plasma treatment, it is possible to prevent the degradation of the alignment characteristics of the alignment film to further improve the display quality of the display panel.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 제조방법 중 표시기판의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 도 1에서 박막 트랜지스터가 형성된 기판을 제조하는 단계를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 1에서 배향막을 형성하는 단계를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1에서 배향막의 표면을 플라즈마 처리를 하는 단계를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 1에서 액정을 적하하여 표시패널을 제조하는 단계를 나타낸 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a display substrate in a method of manufacturing a display panel according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a substrate on which a thin film transistor is formed in FIG. 1, and FIG. 1 is a cross-sectional view showing a step of forming an alignment film, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of performing a plasma treatment on the surface of the alignment film in FIG. 1, FIG. It is sectional drawing shown.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 표시패널(300)을 제조하기 위해서는, 우선 어레이 기판(100) 또는 컬러필터 기판(200)을 준비한다(S10). 이때, 준비된 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(200)에 대해 간단히 설명한 후, 다음 단계의 제조방법으로 넘어가기로 한다.1, 2 and 3, in order to manufacture the
어레이 기판(100)은 제1 투명기판(110), 게이트 배선(미도시), 데이터 배선(미도시), 게이트 절연막(120), 박막 트랜지스터(TFT), 보호막(130), 화소전극(140)을 포함한다.The
제1 투명기판(110) 상에는 제1 방향으로 복수의 게이트 배선들이 형성되고, 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 복수의 데이터 배선들이 형성된다. 상기 게이트 배선들 및 상기 데이터 배선들이 서로 교차됨에 따라, 복수의 단위화소(pixel)들이 정의되고, 상기 각 단위화소 내에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소전극(140)이 형성된다.A plurality of gate lines are formed in a first direction on the first
게이트 절연막(120)은 상기 게이트 배선들을 덮도록 제1 투명기판(110) 상에 형성된다. 게이트 절연층(120)은 일례로, 산화 실리콘 또는 질화 실리콘 등의 투명한 절연성 물질로 이루어진다.The
박막 트랜지스터(TFT)는 상기 각 단위화소 내에 형성되며, 게이트전극, 소스전극, 드레인전극, 액티브층 및 오믹콘택층을 포함한다. 이때, 드레인전극은 보호막(130)에 형성된 콘택홀을 통해 화소전극(140)과 전기적으로 연결된다.The thin film transistor TFT is formed in each unit pixel and includes a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, an active layer, and an ohmic contact layer. In this case, the drain electrode is electrically connected to the
화소전극(140)은 상기 각 단위화소 내에 형성되며, 투명하면서 도전성 물질, 일례로, 산화주석인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화아연인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 아몰퍼스 산화주석인듐 박막(amorphous Indium Tin Oxide, a-ITO) 등으로 이루어진다. 화소전극(140)은 박막트랜지스터(TFT)와 상기 콘택홀에 의해 전기적으로 연결되고, 박막트랜지스터(TFT)로부터 구동전압을 인가받아 충전된다.The
제2 기판(200)은 제2 투명기판(210), 차광막(black matrix, 220), 컬러필터(230), 공통전극(250)을 포함한다.The
제2 투명기판(210)은 플레이트 형상을 갖고, 투명한 물질 즉, 제1 투명기판(110)과 동일한 재질로 이루어진다.The second
차광막(220)은 제2 투명기판(210)에 형성되어 광의 이동을 차단한다. 예를 들면, 제1 기판(100)의 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막 트랜지스터(TFT) 등과 대응되도록 제2 투명기판(210) 상에 형성된다.The
컬러필터(230)는 차광막(220)을 덮도록 제2 투명기판(210)에 형성된다. 컬러필터(230)에는 일례로, 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터 등이 있다.The
공통전극(240)은 컬러필터(230) 상에 형성된다. 공통전극(240)은 투명한 도전성 물질로 이루어지며, 일례로, 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 아몰퍼스 산화주석인듐(a-ITO)으로 이루어진다. 공통전극(240)은 외부로부터 공통전압이 인가되어 화소전극(140)과의 사이에서 전기장을 발생시킨다.The
도 1 및 도 3을 참조하면, 이어서, 준비된 어레이 기판(100) 상에 제1 배향막(150)을 형성하고, 준비된 컬러필터 기판(200) 상에 제2 배향막(250)을 형성한다(S20). 이때, 제1 배향막(150)과 제2 배향막(250)을 형성하는 단계는 동시에 이루어질 수 있고, 다른 시간대에 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 일례로, 어레이 기판(100) 상에 제1 배향막(150)을 형성하는 과정을 설명하기로 한다.1 and 3, a
제1 배향막(140)은 액정(310)들을 소정의 방향으로 배열시킨다. 예를 들어, 제1 배향막(140)은 액정(310)들을 제1 배향막(140)의 표면에 대하여 수직하게 배열시키는 수직 무기 배향막이다. 상기 수직 무기 배향막은 산화 실리콘(SiOx)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 액정들은 전기장 방향에 대하여 수직하게 눕는 음의 유전율 이방성을 갖는다.The
제1 배향막(140)은 스퍼터링(sputtering)에 의한 증착법, 플라즈마에 의한 증착방법(PECVD), 열증착(thermal evaporation)에 의한 방법 등에 형성될 수 있다.The
제1 배향막(150)을 증착한 후, 증류수를 이용하여 제1 배향막(150)의 표면을 세정한다(S30). 이러한 증류수 세정을 통해 제1 배향막(150)의 표면에 형성된 불순물들을 일차적으로 제거한다. 상기 증류수 세정 후, 제1 배향막(150)의 표면에 남아있는 증류수를 적외선으로 건조한다(S40).After depositing the
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 자외선 건조 후, 제1 배향막(150)의 표면을 플라즈마 처리한다(S50). 이러한 플라즈마 처리를 통해, 제1 배향막(150)의 표면에 형성된 불순물들을 이차적으로 제거한다. 구체적으로, 제1 배향막(150)의 표면에 형성된 탄소 흡착물을 상기 플라즈마 처리에 의해 제거한다.1 and 4, after the ultraviolet ray drying, the surface of the
상기 플라즈마 처리는 진공상태에서 이루어지는 것이 바람직하지만, 상기 진공상태를 형성하는데 많은 장비와 시간이 소요되므로, 상압에서 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 상기 플라즈마 처리는 플라즈마 처리장치에 의해 이루어지며, 상기 플라즈마 처리 장치에는 진공 플라즈마 처리장치 및 상압 플라즈마 처리장치 등이 있다.The plasma treatment is preferably performed in a vacuum state, but since it takes a lot of equipment and time to form the vacuum state, it is more preferable to perform at atmospheric pressure. In general, the plasma processing is performed by a plasma processing apparatus, and the plasma processing apparatus includes a vacuum plasma processing apparatus and an atmospheric pressure plasma processing apparatus.
상기 플라즈마 처리 후의 제1 배향막(150) 표면의 탄소 함유량은 20% 이하인 것이 바람직하고, 상기 플라즈마 처리 후의 상기 배향막의 표면 에너지는 62mJ/m2 이상인 것이 바람직하다.The carbon content of the surface of the
상기 플라즈마 처리를 위해 사용되는 가스에는 일례로, 산소 가스가 있으며, 불활성 가스가 함께 사용되는 것이 바람직하다.The gas used for the plasma treatment includes, for example, oxygen gas, and inert gas is preferably used together.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면을 플라즈마 처리한 후, 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(200) 중 어느 하나의 기판 상에 실라인(미도시)을 형성하고, 다른 하나의 기판 상에 액정(310)들을 적하한다. 이때, 액정(310)들은 영상이 표시되는 표시영역 상에 적하되고, 상기 실라인은 상기 표시영역의 외각을 감싸는 주변영역 상에 형성되는 것이 바람직하다.1 and 5, after performing plasma treatment on the surfaces of the first and second alignment layers 150 and 250, a seal line may be formed on one of the
마지막으로, 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(200)을 서로 결합하여 표시패널(300)을 제조한다. 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(200)을 서로 결합한 후, 적하된 액정(310)들은 사방으로 퍼져 어레이 기판(100) 및 컬러필터 기판(200) 사이에 액정층(300)을 형성한다.Finally, the
이하, 플라즈마 처리를 수행하기 위한 플라즈마 처리장치, 반응 메커니즘 및 플라즈마 처리후의 변화에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the plasma processing apparatus for performing the plasma processing, the reaction mechanism, and the change after the plasma processing will be described in detail.
도 6은 도 4의 플라즈마 처리를 수행하기 위한 플라즈마 처리장치를 개념적으로 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view conceptually illustrating a plasma processing apparatus for performing the plasma processing of FIG. 4.
도 6을 참조하면, 플라즈마 처리를 위한 플라즈마 처리 장치(400)에는 진공 플라즈마 처리장치 및 상압 플라즈마 처리장치 등이 있다.Referring to FIG. 6, a
상기 진공 플라즈마 처리장치는 일반적으로 글로우 방전(glow discharge)을 통해 플라즈마를 발생시킨다. 일례로, 상기 진공 플라즈마 처리장치는 10 Torr의 압력에서 약 300V/mm의 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 이렇게 발생된 플라즈마는 어레이 기판의 제1 배향막 또는 컬러필터 기판의 제2 배향막의 표면에서 탄소 흡착물과 같은 불순물들을 제거한다.The vacuum plasma processing apparatus generally generates plasma through glow discharge. For example, the vacuum plasma processing apparatus generates a plasma by applying a voltage of about 300 V / mm at a pressure of 10 Torr, and the generated plasma is generated on the surface of the first alignment layer of the array substrate or the second alignment layer of the color filter substrate. Remove impurities such as carbon adsorbate.
상기 상압 플라즈마 처리장치는 일반적으로 코로나 방전(corona discharge) 을 통해 플라즈마를 발생시킨다. 일례로, 상기 상압 플라즈마 처리장치는 1기압인 760 Torr의 압력에서 약 5kV/mm의 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시켜, 제1 및 제2 배향막(100, 200)의 표면의 불순물들을 제거한다.The atmospheric pressure plasma processing apparatus generally generates plasma through corona discharge. For example, the atmospheric pressure plasma processing apparatus generates a plasma by applying a voltage of about 5 kV / mm at a pressure of 760 Torr, which is 1 atmosphere, to remove impurities on the surfaces of the first and second alignment layers 100 and 200.
상기 상압 플라즈마 처리장치는 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge, DBD)에 의한 방식 및 대기압 RF 축적 방전(atmosphere radio frequency discharge in parallel plates)에 의한 방식 등 있다.The atmospheric pressure plasma processing apparatus may include a dielectric barrier discharge (DBD) method and an atmospheric pressure RF frequency discharge in parallel plates.
도 6에 도시된 플라즈마 처리장치(400)는 일례로, 유전체 장벽 방전(DBD)에 의한 방식을 이용한 상압 플라즈마 처리장치이다. 이러한 플라즈마 처리장치(400)는 챔버(410), 가스 주입구(420), 하부전극(430), 상부전극(440), 하부유전체(450), 상부유전체(460) 및 전압발생부(470)를 포함한다.The
챔버(410)의 내부공간에는 하부전극(430), 상부전극(440), 하부유전체(450), 상부유전체(460) 등이 배치된다. 가스 주입구(420)는 챔버(410)와 연결되어, 반응가스를 챔버(410)의 내부공간에 주입한다. 주입되는 상기 반응가스에는 일례로, 산소 가스가 있고, 이와 더불어 아르곤 가스(Ar), 크세논 가스(Xe) 등과 같은 불활성 가스가 함께 포함될 수 있다.The
하부전극(430)과 상부전극(440)은 소정거리 이격되어 서로 마주보며 배치된고, 전압발생부(470)와 각각 전기적으로 연결된다. 하부유전체(450)는 하부전극(430)의 상면에 배치되고, 상부유전체(460)는 상부전극(440)의 하면에 배치된다. 플라즈마 처리를 위한 어레이 기판(100)은 하부유전체(450)의 상면에 배치된다.The
전압발생부(470)는 일례로, 수 kV/mm ~ 수십 kV/mm인 고전압을 하부전극 (430)과 상부전극(440)에 인가하여, 어레이 기판(100)의 제1 배향막(150)의 표면을 플라즈마 처리한다.The
이러한 플라즈마 처리장치(400)는 하부전극(430) 및 상부전극(440)의 이격거리가 큰 리모트 타입(remote type)의 상압 플라즈마 처리장치를 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 리모트 타입의 상압 플라즈마 처리장치는 어레이 기판(100) 또는 컬러필터 기판(200) 표면에 전하를 발생시키지 않아, 고전압인가에 따른 어레이 기판(100) 또는 컬러필터 기판(200)의 불량을 방지할 수 있다. 특히, 상기 리모트 타입의 상압 플라즈마 처리장치는 상기 고전압인가에 의한 어레이 기판(100)의 박막 트랜지스터(TFT)의 파괴를 억제할 수 있다.The
도 7은 도 4에서 플라즈마 처리의 반응 메커니즘을 개념적으로 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view conceptually illustrating a reaction mechanism of the plasma treatment in FIG. 4.
도 7을 참조하면, 상기 플라즈마 처리를 통해, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면에 형성된 불순물들을 제거한다. 이때, 상기 불순물들에는 일례로, 탄소 흡착물, 수소 흡착물 등이 있다.Referring to FIG. 7, impurities formed on the surfaces of the first and second alignment layers 150 and 250 are removed through the plasma treatment. In this case, the impurities include, for example, carbon adsorbate and hydrogen adsorbate.
상기 플라즈마 처리에 의해, 상기 불순물들을 제거하는 방법에는 물리적인 제거 방법 및 화학적인 제거 방법이 있다. 우선, 물리적인 제거방법을 설명하면, 불활성 가스 일례로, 아르곤 가스(Ar)가 강한 전기장에 의해 불순물 입자와 강하게 충돌하고, 그 결과 상기 불순물 입자는 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면에서 제거된다.By the plasma treatment, a method of removing the impurities includes a physical removal method and a chemical removal method. First, the physical removal method will be described. As an example of an inert gas, argon gas (Ar) collides strongly with impurity particles by a strong electric field, and as a result, the impurity particles are formed in the first and second alignment layers 150 and 250. Removed from the surface.
반면, 화학적인 제거방법을 설명하면, 고전압에 의해 여기된 반응성이 강한 산소원자(O)가 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면에 형성된 탄소 흡착물 및 수소 흡착물과 반응하여, 일례로, 수증기(H2O) 또는 이산화탄소(CO2)를 발생시킨다. 그 결과, 상기 탄소 흡착물 및 상기 수소 흡착물이 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면에서 제거된다.On the other hand, when describing the chemical removal method, the highly reactive oxygen atom (O) excited by the high voltage reacts with the carbon adsorbate and hydrogen adsorbate formed on the surface of the first and second alignment layers (150, 250), In one example, water vapor (H 2 O) or carbon dioxide (CO 2 ) is generated. As a result, the carbon adsorbate and the hydrogen adsorbate are removed from the surfaces of the first and second alignment layers 150 and 250.
도 8a는 도 4의 플라즈마 처리시간에 따른 배향막 내의 탄소량의 변화를 나타낸 그래프이다. 8A is a graph showing a change in the amount of carbon in the alignment layer according to the plasma treatment time of FIG. 4.
도 8a를 참조하면, 상기 플라즈마 처리를 하는 시간이 증가할수록, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면 내의 탄소 함유량이 감소된다. 구체적으로 예를 들면, 상기 플라즈마 처리를 하지 전에는 상기 탄소 함유량이 약 19%를 갖지만, 상기 플라즈마 처리를 30초 동안 한 후에는 상기 탄소 함유량이 약 16%를 갖고, 상기 플라즈마 처리를 60초 동안 한 후에는 상기 탄소 함유량이 약 14%를 갖는다.Referring to FIG. 8A, as the time for performing the plasma treatment increases, the carbon content in the surfaces of the first and second alignment layers 150 and 250 decreases. Specifically, for example, before the plasma treatment, the carbon content is about 19%, but after the plasma treatment is performed for 30 seconds, the carbon content is about 16%, and the plasma treatment is performed for 60 seconds. After that the carbon content has about 14%.
이때, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 배향 특성의 저하를 방지하기 위해서는 상기 탄소 함유량이 약 20% 이하인 것이 바람직하지만, 약 15% 이하인 것이 더욱 바람직하다.In this case, the carbon content is preferably about 20% or less, but more preferably about 15% or less, in order to prevent degradation of the alignment characteristics of the first and
도 8b는 도 4의 플라즈마 처리 후, 배향막 표면의 표면 에너지의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 8B is a graph showing a change in surface energy of the surface of the alignment film after the plasma treatment of FIG. 4.
도 8b를 참조하면, 상기 플라즈마 처리를 하면, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면에너지는 증가한다. 구체적으로 예를 들면, 상기 플라즈마 처리를 하지 전에는 상기 표면에너지가 약 60(mJ/m2)을 갖지만, 상기 플라즈마 처리를 한 후에는 상기 표면에너지가 약 68(mJ/m2) 또는 약 67(mJ/m2)을 갖는다.Referring to FIG. 8B, the surface energy of the first and second alignment layers 150 and 250 increases with the plasma treatment. Specifically, for example, before the plasma treatment, the surface energy has about 60 (mJ / m 2 ), but after the plasma treatment, the surface energy is about 68 (mJ / m 2 ) or about 67 ( mJ / m 2 ).
이때, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 배향 특성을 향상시키기 위해서는, 상기 표면에너지가 약 62(mJ/m2)이상인 것이 바람직하다.In this case, in order to improve the alignment characteristics of the first and second alignment layers 150 and 250, the surface energy is preferably about 62 (mJ / m 2 ) or more.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 공정지체 등에 의해 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 표면에 형성된 불순물을 플라즈마 처리에 의해 제거함으로써, 제1 및 제2 배향막(150, 250)의 배향 특성의 저하를 방지할 수 있다.As described above, according to the present exemplary embodiment, the first and second alignment layers 150 and 250 are aligned by removing impurities formed on the surfaces of the first and second alignment layers 150 and 250 by a process delay or the like by plasma treatment. The fall of a characteristic can be prevented.
이와 같은 본 발명에 의하면, 어레이 기판 또는 컬러필터 기판의 배향막의 표면에 형성된 불순물을 플라즈마 처리에 의해 제거함으로써, 배향막의 배향 특성의 저하를 방지하여 표시패널의 표시품질을 보다 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by removing the impurities formed on the surface of the alignment film of the array substrate or the color filter substrate by plasma treatment, it is possible to prevent the degradation of the alignment characteristics of the alignment film and to further improve the display quality of the display panel.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge in the scope of the invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.
Claims (11)
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