KR100978252B1 - 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사형 액정표시소자의 제조 방법에 관한 것으로, 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계와; 상기 화소 영역 상에 레지스트 패턴을 인쇄하는 단계와; 상기 레지스트 패턴을 열처리하여 표면이 둥근 웨이브 형상의 요철층을 형성하는 단계와; 상기 요철층 상에 반사막을 형성하는 단계로 이루어지며, 상기 요철층 형성시 인쇄방법을 사용함으로써, 패턴 형성 공정을 단순화할 수 있다.

Description

액정표시소자의 제조방법{FABRICATION METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 일반적인 반사형 액정 표시 소자에 대한 도면이다.

도 2a 내지 도 2d는 종래 반사형 액정표시소자의 요철 형성공정을 도시한 공정 수순도.

도 3a 내지 도 3d는 종래 반사형 액정표시소자의 요철 형성공정을 도시한 공정 수순도.

도 4a내지 도 4c는 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법을 도시한 공정 수순도.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자의 요철 형성공정을 도시한 공정 수순도.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시소자의 요철 형성공정을 도시한 공정 수순도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

200, 305: 인쇄롤 201,202: 레지스트

205: 볼록부 210, 310: 닥터블레이드

300: 클리체

본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 공정을 단순화 할 수 있는 반사형 액정표시소자의 요철층 형성공정에 관한 것이다.

액정표시소자는 노트형 워드 프로세스, 노트형 퍼스널 컴퓨터등 외에, 전자 수첩, 휴대 정보 단말, 게임기기, 휴대 전화 등의 다방면에서 이용되고 있다. 특히, 휴대용 통신기기의 경우 장시간 휴대를 하기 위해서는 저소비 전력형 디스플레이가 필요하다.

백 라이트(back light)를 포함하는 광원부를 따로 구비해야하는 투과형 액정표시소자의 경우, 소비전력의 80% 이상을 백라이트가 차지하므로, 저소비 전력형 액정표시소자를 만들기 위해서는 백라이트를 사용하지 않는 반사형 액정표시소자가 요구된다. 반사형 액정표시소자의 경우, 외부광만을 사용하여 화상을 표현해야하기 때문에 광효율을 극대화시키는 것이 반사형 액정표시소자의 최대 연구 관점이다. 따라서, 광효율의 향상을 위하여 많은 연구들이 진행되고 있다.

일반적인 반사형 액정표시소자는 도 1에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터기판(10)과 칼라필터 기판(20) 및 그 사이에 형성된 액정층(30)으로 구성된다.

칼라필터 기판(20)에는 화소 간의 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(black matrix)(2)와, 실질적으로 칼라를 구현하기 위한 칼라필터(4) 및 액정층(30)에 전압을 인가하기 위한 공통 전극(6)이 형성되어 있다.

박막트랜지스터 기판(10)에는 각 픽셀마다 배치되어 액정에 신호 전압을 인가하고 차단하는 스위칭(switching) 역할을 담당하는 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터를 보호하기 위한 보호막(9) 및 박막트랜지스터(T)를 통하여 인가된 신호 전압을 액정셀에 가해주는 화소 전극(11)이 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(T)는 주사신호가 인가되는 게이트 전극(1)과, 주사신호에 대응하여 데이터 신호를 전송하도록 마련된 액티브층(5)과, 액티브층(5)과 게이트 전극(1)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(3)과, 액티브층(5)의 상부에 형성되어 데이터 신호를 인가하는 소오스 전극(7a)과, 데이터 신호를 화소 전극에 인가하는 드레인 전극(7b) 및 이를 보호하는 보호막(9)으로 구성되어 있다. 이때, 보호막(9)에는 드레인 전극(7b)의 일부를 노출시키는 콘택홀(9a)이 형성되고, 이를 통하여 드레인 전극(7b)과 화소 전극(11)이 전기적으로 접속되어 있다.

상기 화소 전극(이하 반사판이라 한다;11)은 반사율이 우수한 불투형 금속물질로 형성되어 반사막의 역할을 겸하게 된다. 이때, 반사판(11)은 주로 계면 반사 특성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금(AlNd;Aluminum-Neodymium)으로 이루어진 금속막을 이용한다. 또한, 외부광의 반사효율을 향상시키기 위하여 반사판(11)에 요철구조 형성하게 되는데, 요철구조는 하부에 형성된 보호막(9)의 구조에 기인한다. 즉, 상기 보호막(9)의 표면이 요철을 가지도록 형성함으로써, 그 위에 형성되는 반사판(11) 역시 보호막(9)의 형상을 따라 그 표면에 요철이 형성되도록 할 수 있다.

요철은 상기한 바와 같이, 보호막 자체를 패터닝하여 형성하거나, 보호막 상 에 별도의 막을 도포한 후, 이를 포토 마스크 공정을 통하여 패터닝 할 수도 있다.

도면을 통하여 종래 요철 형성방법에 관하여 좀더 상세히 살펴보기로 한다.

도 2a 내지 도 2d는 종래 요철의 형성공정을 도시한 공정 수순도로써, 먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 보호막(23)이 형성된 기판(21) 상에 스핀 코팅(spin coating)또는 롤 코팅(roll coating)방법을 적용하여 중합체 수지의 포토레지스트막(25)을 균일하게 도포 다음, 빛에 대한 비투과영역(A∼D)이 선택적으로 형성된 마스크(27)로 상기 포토레지스트막(25)을 블로킹(blocking)한 후, UV(도면상의 화살표)를 조사한다.

이어서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 자외선이 조사된 포토레지스트막(25)을 현상하여 보호막(23)상에 선택적으로 잔류하는 포토레지스트의 패턴(25a)을 형성한다. 이후에, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 보호막(23)의 일부를 제거하여 볼록 패턴(23a)을 형성한다. 그리고 나서, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(23) 상에 잔류하는 포토레지스트 패턴(25a)을 제거한 후, 큐어링(curing) 공정을 통하여 상기 볼록 패턴(23a)과 패턴 사이로 보호막 표면의 일부가 녹게 만듦으로써, 그 표면이 자연스러운 엠보싱 웨이브(embossing wave)를 가지는 요철(23b)을 형성한다.

마지막으로, 도 2d에 도시한 바와 같이, 그 표면에 요철(23b)을 가지는 보호막(23) 상에 알루미늄 또는 알루미늄(AlNd)와 같은 불투명한 금속물질을 증착하여 반사막의 역할을 겸할 수 있는 화소 전극(29)을 형성한다.

도 3a내지 도 3e는 종래 또 다른 요철 형성 방법을 도시한 공정 수순도로써, 보호막 상부에 레지스트 패턴을 형성한 후, 이를 요철로 형성하는 것이다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 보호막(33)이 형성된 기판(31) 상에 스핀 코팅(spin coating)또는 롤 코팅(roll coating)방법을 적용하여 중합체 수지의 제 1포토레지스트막(35a)을 균일하게 도포 다음, 미리 제작된 마스크(37)를 통해 상기 포토레지스트막(35a)을 블로킹(blocking)한 후, UV(도면상의 화살표)를 조사한다. 이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 자외선이 조사된 포토레지스트막을 현상하여 보호막(33)상에 선택적으로 잔류하는 포토레지스트의 패턴(35b)을 형성한다. 그 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 큐어링 공정(curing process)을 통하여 상기 포토레지스트 패턴(35c)의 표면을 둥글게 가공한 후, 그 상부에 다음, 그 상부에 제 2포토레지스트막(35d)을 도포하여 도 3d와 같이, 포토레지스트 패턴(35c)들 사이의 골이 메워지도록 한다. 마지막으로, 도 3e에 도시한 바와 같이, 제 2포토레지스트막(35d) 상에 알루미늄 또는 알루미늄(AlNd)와 같은 불투명한 금속물질을 증착하여 화소 전극의 역할을 겸할 수 있는 반사판(39)을 형성한다.

상기와 같이, 종래에는 화소 전극에 요철을 형성하기 위하여 1회의 포토마스크 공정이 추가되며, 상기 포토마스크 공정은 포토레지스트 도포->노광->현상->식각->스트립(strip)등의 공정을 통하여 이루어지기 때문에 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 제조비용 증가 및 공정수의 증가로 인하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 포토레지스트 도포이후, 노광이 진행되기 전에 마스크와 기판과의 얼라인이 이루어져야하는데 이때, 얼라인 장비의 특성상 얼라인 오차가 발생하게 되 어 정확한 위치에 요철을 형성하는데 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 포토 마스크 공정없이 인쇄 방법을 통하여 요철 표면을 가지는 반사판을 형성함으로써, 공정이 간단하고 제조비용을 절감 할 수 있는 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계와; 상기 화소 영역 상에 레지스트 패턴을 인쇄하는 단계와; 상기 레지스트 패턴을 열처리하여 표면이 둥근 웨이브 형상을 가지는 요철층을 형성하는 단계와; 상기 레지스트 패턴 t막 상에 반사막을 형성하는 단계로 이루어진다. 이때, 상기 레지스트 패턴을 인쇄하는 단계는 패턴을 형성하고자하는 영역과 대응하는 위치에 복수개의 홈이 형성된 인쇄롤을 준비하는 단계와; 상기 홈 내부에 레지스트를 충진하는 단계와; 레지스트가 충진된 인쇄롤을 기판에 접속시킨 후, 이를 화소영역에 인쇄시키는 단계로 이루어지며, 이는 종래 포토 마스크 공정에 비하여 공정이 매우 단순하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a내지 도 4c는 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정순도로써, 먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T) 및 화소 영역(P)이 정의된 기판(100)을 준비한다.

상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(101)과 그 위에 형성된 반도체층(103) 및 소스/드레인 전극(105a/105b)으로 구성되어 있으며, 다음과 같은 공정을 통하여 이루어진다. 여기에서 도면은 생략하기로 한다.

먼저, 투명한 기판(100) 위에 알루미늄(Al), 구리(Cu)등과 같은 제 1금속층을 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트 전극(101)을 형성한 다음, 그 상부 전면에 SiNx 또는 SiO2 등의 무기 물질을 증착하여 게이트 절연막(102)을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 절연막(102) 상에 게이트 절연막(102) 상에 비정질 실리콘(amorphous-Si) 및 인(P)과 같은 불순물이 도핑된 n+ 비정질 실리콘을 순차적으로 증착한 후, 이를 패터닝하여 액티브층(103a)과 오믹 접촉층(103b)으로 이루어진 반도체층(103)을 형성한다. 그 다음, 상기 반도체층(103) 상에 몰리부덴(Mo), 몰리부덴 합금(MoTa, MoW)등과 같은 제 2금속층을 증착한 후, 패터닝하여 반도체층(103)상에 소정간격 이격하는 소스/드레인 전극(105a/105b)을 형성함으로써 박막트랜지스터(T)를 제작한다.

상기와 같은 공정을 통하여 박막트랜지스터(T)를 형성한 다음, 도 4b에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T) 및 화소 영역(P)을 포함하는 기판 전면에 SiOx, SiNx와 같은 무기물이나 BCB 또는 포토 아크릴과 유기물을 도포한 후, 패터닝하여 드레인 전극(105b)의 일부를 노출시키는 보호막(107)을 형성한다.

그 다음, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 화소 영역(P)의 보호막(107) 상에 패터닝된 레지스트 패턴을 인쇄하여 요철층(109)을 형성한 다음, 그 상부에 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금(AlNd; Aluminum-Neodymium)등과 같은 반사특성이 우수한 금속 물질을 증착한 후, 패터닝하여 드레인 전극(105b)과 접속하는 반사판(110)을 형성한다.

이하, 첨부한 도면을 통하여 상기 요철층의 형성공정에 대하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 인쇄롤의 가공을 통한 요철의 형성공정을 도시한 것으로, 먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 인쇄롤(200)의 가공을 통해 그 표면에 오목한 홈(201)을 형성한 다음, 상기 홈(201) 내부에 레지스트(202)를 충진시킨다. 아울러, 인쇄롤(200)의 표면에도 레지스트(202)를 도포한다. 이때, 레지스트가 균일하게 도포될 수 있도록 닥터 블레이드(doctor blade;210)를 사용하여 인쇄롤(200)의 표면을 평평하게 밀어준다. 이후에, 도 5b에 도시한 바와 같이, 패턴을 형성하고자 하는 기판(250)의 위치에 레지스트(202)가 균일하게 도포된 인쇄롤(200)을 얼라인한 다음, 기판(250) 상에 인쇄롤(200)을 접촉시켜 회전시킴으로써, 도 5c에 도시한 바와 같이, 균일한 두께를 가지며 그 표면에 복수개의 볼록부(205)를 가지는 레지스트 패턴(204)을 형성한다. 이때, 상기 기판(250)에는 보호막이 형성되어 있으며, 레지스트 패턴(204)은 보호막 상에 인쇄되며, 상기 레지스트 패턴(204)의 볼록부(205)는 인쇄롤에 형성된 홈의 형상을 따라 형성된다. 이어서, 상기 레지스트 패턴(204)의 열처리(curing)를 통하여 도 5d에 도시한 바와 같이, 볼록부들 사이에 자연스러운 웨이브(wave)가 형성된 요철층(207)을 형성한 다음, 그 위에 반사막(209)을 형성한다. 이때, 요철층을 형성하기 위한 레지스트의 열처리는 약 300도의 온도에서 이루어지며, 열처리 온도는 사용하는 레지스트의 점성에 따라서 변경되어야 하므로 본 발명에서 한정하는 것은 아니다.

도 6은 클리체를 이용한 인쇄방법을 도시한 것으로, 인쇄롤에 오목한 홈을 형성하는 대신에 별도의 오목판(클리체)을 두어 패턴을 형성하는 것이다. 먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 패턴을 형성하고자 하는 영역과 대응하는 위치에 오목한 홈이 형성된 클리체(300)를 준비한 다음, 그 상부에 레지스트(302)를 도포한 후, 닥터블레이드(310)를 이용하여 상기 홈(301) 내부에만 레지스트(302)를 충진시키고, 클리체(300)의 표면에 잔존하는 레지스트를 모두 제거한다. 이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 표면이 평평한 인쇄롤(305)을 준비한 다음, 이를 클리체(300)에 접속시킨 후, 인쇄롤(305)을 회전시킴으로써, 클리체(300)의 홈에 충진된 레지스트(302)를 인쇄롤(305)의 표면에 전사시킨다. 이후에, 도 6c에 도시한 바와 같이, 인쇄롤(305)에 뭍어 있는 레지스트(302)를 기판(350) 위에 재전사시켜 레지스트 패턴(307)을 형성한다. 그 다음, 상기 레지스트 패턴(307)을 열처리하여 도 6d와 같이, 그 표면을 둥글게 성형하여 다수의 요철(308)을 형성한 다음, 상기 요철(308)의 상부에 불투명한 금속 물질을 증착함으로써 반사막(309)을 형성한다. 이때, 반사막(309)의 표면은 레지스트 패턴에 의해 기인하는 요철부를 형성하고 있으며, 이는 외부광을 더욱 효율적으로 반사시켜 화면의 휘도를 더욱 향상시키는 역할을 한다.

아울러, 도면에 도시하진 않았지만, 상기 클리체에 충진된 레지스트를 기판으로 전사시키기 위한 수단으로 인쇄롤을 사용하지 않고, 기판과 클리체를 직접 접촉시킨 다음, 여기에 열 또는 압력을 가한 후, 기판을 클리체로부터 떼어냄으로써 기판에 레지스트 패턴을 형성할 수도 있다.

상기 요철의 형상(profile)은 반사형 액정표시소자에서 외부광의 반사율을 결정하는 주 요인이 된다. 따라서, 요철패턴의 형상을 잘 제어하는 것이 반사형 액정표시소자의 휘도를 결정하게 된다. 그러나, 포토 마스크 공정을 통한 종래의 요철 형성방법은 요철의 형상이 선택된 포토레지스트(PR)의 열처리 특성에 의존하고 있기 때문에 포토레지스트(PR)의 선택이 매우 까다로웠다. 반면에, 인쇄 방법을 이용하게 되면 레지스트의 열처리 특성에 상관없이 레지스트의 점도의 선택에 의해서 요철의 형상을 조절할 수 있기 때문에 재료의 의존도가 낮다. 한편, 인쇄방법에서 요철의 형상을 결정하는 가장 큰 요인은 인쇄롤 또는 클리체에 형성된 홈의 형상이며, 이는 인쇄롤 및 클리체의 가공에 의해서 실현될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 인쇄방법을 통하여 화소영역에 요철을 형성함에 따라 반사율의 향상할 수 있으며, 공정의 단순화를 통하여 생산력 향상에 기여할 수 있다.

Claims (6)

1. 박막트랜지스터 및 화소 영역이 정의된 기판을 준비하는 단계와;

   상기 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계와;

   인쇄롤 표면에 형성하고자 하는 패턴과 대응하는 위치에 오목한 홈을 가공하는 단계와;

   상기 인쇄롤의 홈 내부에 레지스트를 충진하고 인쇄롤의 표면에 레지스트를 도포하는 단계와;

   상기 레지스트를 보호막 상에 전사시키는 단계;

   상기 레지스트 패턴을 열처리하여 웨이브 형상의 요철층을 형성하는 단계와;

   상기 요철층 상에 반사막을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는 게이트 전극을 형성하는 단계와;

   상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;

   상기 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계와;

   상기 반도체층 상부에 소정간격 이격된 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 드레인 전극의 일부가 반사막과 연결되도록 형성하는 것을 액정표시소자의 제조방법.
6. 삭제

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