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KR100769163B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에 보정판을 부착함으로써 안정적인 액정표시장치의 제조를 구현할 수 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에 보정판을 부착하는 단계와, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 복수의 패턴들을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와, 상기 보정판을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보정판, 유리기판

Description

액정표시장치의 제조방법{The fabricating method of liquid crystal display}
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 단위화소의 평면도.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 A-A`선에 따른 종래 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
301a : 제 1 기판 301b : 제 2 기판
302 : 게이트 절연막 303 : 게이트 전극
304 : 반도체층 305 : 소스 전극
306 : 드레인 전극 307 : 보호막
308 : 화소전극 309 : 블랙매트릭스층
310 : 칼라필터층 311 : 공통전극
314 : 보정판
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시소자는 외부로부터 인가되는 전압에 의해 액정의 꼬임각이 변화되는 유전이방성을 이용하는 장치로서, 백라이트 혹은 외부로부터 조사된 광을 선택적으로 투과시키거나 반대로, 투과되지 않게 함으로써 문자나 숫자 및 화상을 표시하는 디스플레이 장치이다.
이러한 액정표시장치는 시각 정보에 대한 다양한 요구와 미래형 디스플레이로서의 발전을 위해 경량 박형화되고 있다.
상기와 같은 액정표시장치의 제조는 크게 화소 단위의 신호를 인가하는 스위칭 소자들을 형성하는 TFT 어레이 공정과, 색상을 구현하기 위한 칼라필터 어레이를 형성하는 칼라필터 공정과, TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정 셀(cell)을 형성하는 액정 셀 공정으로 나눌 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 단위화소의 평면도이고, 도 2a 및 2b는 A-A` 선에 따른 단면도이다.
종래 기술에 따른 액정표시장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 복수개의 게이트라인(203b) 및 데이터라인(205a)들이 교차 배치되어 화소영역을 정의하고, 상기 화소영역 내에는 상기 게이트라인(203b)으로부터 연장되는 게이트 전극(203)과 데이터라인(205a)으로부터 연장되는 소스/드레인 전극(205, 206)으로 이루어지는 박막트랜지스터가 형성되며, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(206)과 전기적으로 연결되는 화소전극(208)이 형성된다.
이와 같은 액정표시장치는 게이트라인에 인가되는 게이트 구동신호에 의해 박막트랜지스터가 온(ON) 상태가 되면, 데이터 라인(205a)을 통해 인가되는 신호 전압이 박막트랜지스터를 통해 화소전극(208)으로 전달되며, 상기 화소전극(208)은 공통전극(도시하지 않음)과 함께 액정에 전기적 신호를 인가하여 액정을 제어한다.
이와 같은 액정표시장치의 제조방법을 상세하게 설명하면, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, TFT 기판은 제 1 절연기판(201a) 상에 Al, Cr, Mo, Al 합금 등의 도전성 물질로 게이트 전극(203)을 형성하고, 상기 게이트 전극(203)을 포함한 제 1 절연기판(201a) 전면에 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx) 등으로 게이트 절연막(202)을 형성한다.
이후, 상기 게이트 전극(203)에 상응하는 상기 게이트 절연막(202) 상에 박막트랜지스터의 채널층으로 사용하기 위해 비정질 실리콘(a-Si) 등으로 반도체층(204)을 패터닝하고, 상기 반도체층(204) 상의 좌우에 소스 전극(205)과 드레인 전극(206)을 형성한다.
이후, 상기 소스/드레인 전극(205, 206)을 포함한 제 1 절연기판(201a) 상에 보호막(207)을 형성한 후, 상기 드레인 전극(206)의 소정부위가 노출되도록 보호막(207)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한 다음, 상기 콘택홀을 통해 드 레인 전극(206)과 전기적으로 연결되는 화소전극(208)을 형성하면 TFT 기판의 제조공정이 완료된다.
한편, 칼라필터 기판은 다음과 같은 공정에 의해 형성된다. 즉, 제 2 절연기판(201b) 상에 상기 제 1 절연기판(201a) 상에 형성된 게이트라인(203b), 데이터라인(205a) 및 박막트랜지스터로의 빛의 투과를 막기 위한 블랙매트릭스층(209)을 형성한 후, 상기 블랙매트릭스층(209) 상에 색상을 표현하기 위한 R, G, B 의 칼라필터층(210)을 형성한다. 이후, 상기 칼라필터층(210) 상에 상기 화소전극(208)과 함께 액정에 전기적 신호를 인가하기 위한 공통전극(211)을 형성하면, 칼라필터 기판의 제조공정이 완료된다.
도 2b는 TFT 기판과 칼라필터 기판을 합착하는 액정 셀 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 완성된 TFT 기판과 칼라필터 기판에 배향막(212)을 형성한 후, 두 기판 사이의 셀 갭(Cell gap)을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서(213)을 산포한다. 이어, TFT 기판과 칼라필터 기판을 씨일재(214)를 이용하여 대향되게 합착한 후, 셀 커팅(Cell cutting) 공정을 이용하여 셀 단위로 분리, 절단한다. 이후, 분리된 각각의 단위 패널에 액정을 주입한 후, 두 기판의 배면에 편광판을 부착하면 액정표시장치가 완성된다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 절연기판(201a, 201b)는 유리 재질이며, 대략 1mm 정도의 두께를 갖는데, 패널의 박형화를 위해서는 상기 제 1, 제 2 절연기판(201a, 201b)의 두께가 1mm 이하이어야 한다.
그러나 상기와 같은 종래 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
LCD 시장의 확대에 수요의 증가는 고품질의 제품을 요구하게 되었으며, 이를 만족시키기 위해서는 초박형의 유리 기판을 이용한 제조기술 등이 요구되고 있다.
그러나, 초박형의 유리기판을 사용할 경우, 재질의 특성상 기판의 휨 현상이 발생되며, 이는 각종 패턴들을 형성하는 공정 진행에 큰 어려움으로 작용하고 있을 뿐만 아니라, 제품 제작시 수율이 현저하게 감소하고, 제품의 품질을 저하시킨다.
또한, 유리 기판의 박형화를 위해서 유리의 표면을 식각하는 방법이 이용되고 있으나, 이는 강산(HF)을 사용하기 때문에 공정 진행시 불량을 유발하며 유리 기판을 식각할 때 발생되는 퇴적물의 처리 등의 많은 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 수율 및 품질 저하를 방지한 초박막 유리 기판을 사용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에 보정판을 부착하는 단계와, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 복수의 패턴들을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와, 상기 보정판을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치의 제조방법은 액정표시장치의 상하 기판의 배면에 보정용 판을 부착함으로써 초박막의 기판을 사용하는 액정표시장치 제조시 기판의 파손 방지 및 안정적인 공정 설계가 가능하게 된다.
최근 액정표시장치의 경량박형화에 대한 요구에 따라 초박막의 유리기판 사용이 증대되고 있고 한편, 초박막 유리기판의 사용시 발생 가능한 파손의 위험 때문에 유리기판의 대체 물질에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다.
그 대체물질의 일예로 플라스틱 기판을 들 수 있다.
액정표시장치 무게의 대부분은 기판인 유리가 차지하는데, 플라스틱으로 대체할 경우 액정표시장치의 경량 박형화 및 유리기판의 단점인 취성을 일소할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 현재 개발중인 플라스틱 기판은 안정적인 내열성 및 여러 가지 보완점이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 플라스틱의 장점을 이용하여 종래 액정표시장치의 유리기판의 배면에 보정판을 부착한 것으로서, 기판의 유연성(flexibility) 및 기판의 물리적 특성을 향상시킴으로써 안정적인 액정표시장치의 제조를 구현할 수 있다. 또한, 상기 보정판의 재료로서 플라스틱과 같은 고분자물질 외에 포토레지스트와 같은 무기물의 적용도 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(301a) 및 제 2 기판(301b)의 배면에 보정판(314)을 부착한다.
상기 제 1, 제 2 기판(301a, 301b)은 유리 재질의 절연 기판으로서, 0.5∼0.7mm 정도의 두께는 갖는데 이와 같은 초박막의 유리 기판은 기판 상에 여러 공정을 진행할 때 기판이 휘거나 깨지는 등의 파손 위험이 내재되어 있다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 보정판을 부착한다.
상기 보정판(314)의 두께는 기판의 두께에 따라 달라지는데, 0.5∼0.7mm 정도의 유리 기판의 사용시 0.5mm 정도의 두께가 적당하다.
상기 보정판(314)은 제 1, 제 2 기판 중 박막트랜지스터가 형성될 기판의 배면에 형성되는 경우에는 산/알칼리에 대한 내화학성이 있고, 마찰계수 및 표면의 평탄도가 기판과 동일 수준이어야 한다.
한편, 상기 보정판(314)의 물질로는 Polycarbonate, Polyimide(PI), Polyethersulphone(PES), Polyacrylate(PAR), Polyethylenenaphthelate(PEN), Polyethyleneterephehalate(PET) 등의 고분자물질이 적용 가능하며, 포토레지스트(Photo resist)와 같은 무기물도 사용할 수 있다.
종래 기술에서 언급한 바와 같이, 액정표시장치의 제조공정은 크게 화소 단위의 신호를 인가하는 스위칭 소자들을 형성하는 TFT 어레이 공정과, 색상을 구현하기 위한 칼라필터 어레이를 형성하는 칼라필터 공정과, TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 액정 셀(cell)을 형성하는 액정 셀 공정으로 나눌 수 있다.
도 3b는 상기 TFT 어레이 공정과 칼라필터 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(301a)에는 상에 스퍼터링(Sputtering)법을 이용하여 AlNd, Mo 의 금속 이중층을 차례로 증착한 후, 패터닝하여 게이트 전극(303)을 형성한다. 상기 게이트 전극(303)을 포함한 제 1 기판(301a) 전면에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막 재질의 게이트 절연막(302)을 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 형성한다.
이후, 상기 게이트 절연막(302) 상에 비정질 실리콘층을 형성한 후, 활성화시켜 박막트랜지스터의 채널층인 반도체층(304)을 형성한다. 상기 반도체층(304) 상의 좌우에 Cr 과 같은 도전성 물질을 증착, 패터닝하여 소스/드레인 전극(305, 306)을 형성한다.
이후, 상기 소스/드레인 전극(305, 306)을 포함한 제 1 기판(301a) 전면에 실리콘 질화막 재질의 보호막(307)을 형성하고, 이어, 상기 드레인 전극(306)의 소정부위가 드러나도록 상기 보호막(307)을 선택적으로 식각하여 콘택홀을 형성한다. 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(306)과 전기적으로 연결되는 화소전극(308)을 형성하면 TFT 기판이 완성된다.
한편, 제 2 기판(301b) 상에 제 1 기판(301a)에 형성되는 게이트라인, 데이터라인(도시하지 않음) 및 박막트랜지스터로의 빛의 투과를 막기 위한 블랙매트릭스층(309)을 일정 간격을 두고 형성한다. 상기 블랙매트릭스층(309) 상에 색표현을 구현하기 위한 R, G, B의 칼라필터층(310)을 형성하고, 상기 칼라필터층(310) 상에 액정에 전기적 신호를 인가하는 공통전극(311)을 형성하면 칼라필터 기판이 완성된다.
상기 공통전극을 형성하기 전에 오버코트층을 형성하는 것도 가능하다.
도 3c는 액정 셀 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
액정에 방향성을 부여하기 위해 폴리이미드(Polyimide)계의 배향물질(312)을 도포한 후 러빙포를 이용하여 특정 방향으로 러빙(Rubbing)을 실시한다. 이어, 제 1 기판(301a)과 제 2 기판(301b) 사이를 일정 간격 유지하기 위해 제 1 기판(301a) 상에 스페이서(313)(Spacer)를 산포한 다음, 제 1 기판(301a)과 제 2 기판(301b)을 씨일(seal)재(315)를 이용, 합착하여 액정표시패널을 만든다.
이후, 도면에 도시하지 않았지만 상기 액정표시패널을 셀(cell) 단위로 절단하는 셀 커팅(Cell cutting) 공정과, 상기 액정표시패널에 액정을 주입하는 액정주입공정, 이어 제 1 기판(301a) 및 제 2 기판(301b)의 배면에 편광판을 부착하는 공정을 거치면 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조공정은 완료된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
액정표시장치의 유리 기판의 배면에 보정판을 부착함으로써, 기판의 휨 현상이나 취성파괴를 방지할 수 있으며 공정 수행의 안정화를 기할 수 있어 안정적인 액정표시장치의 제조가 가능하게 된다.

Claims (6)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판을 마련하는 단계와,
    상기 각 기판의 유연성을 향상시키기 위하여 상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 배면 전체에 상기 기판과 동일한 마찰계수 및 평탄도를 가지는 보정판을 부착하는 단계;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 복수의 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하여 액정표시패널을 만드는 단계;
    상기 액정표시패널에서 상기 보정판을 제거하는 단계;
    상기 보정판이 제거된 상기 액정표시패널을 셀(cell) 단위로 절단하는 단계;
    상기 절단된 셀 단위의 액정표시패널에 액정을 주입하는 단계를 포함하며,
    상기 보정판은 Polycarbonate, Polyimide(PI), Polyethersulphone(PES), Polyacrylate(PAR), Polyethylenenaphthelate(PEN), Polyethyleneterephehalate(PET) 및 포토레지스트 중 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 기판은 그 두께가 0.5mm ~ 0.7mm인 유리 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 삭제
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