JP2007156414A - ゲートインパネル構造の液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

ゲートインパネル構造の液晶表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract


【課題】本発明は、液晶表示装置に係り、より詳しくは、短絡を防ぐＧＩＰ構造の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、アレイ基板とカラーフィルター基板を合着するために形成するシールパターン内に、基板間の電気的連結のために導電ボールが含まれているために、導電ボールによって望まない部分、すなわち、アクティブ領域のゲート配線に連結された第１連結配線、第２連結配線を電気的に連結するためのゲート連結パターンと、カラーフィルター基板の共通電極が電気的に連結され発生する短絡の不良を防ぐために、カラーフィルター基板上にゲート連結パターンに対応して有機絶縁物質で短絡防止パターンを備え、短絡防止パターンによって導電ボールがゲート連結パターンと共通電極と同時に接触することを防ぐＧＩＰ構造の液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、より詳しくは、短絡を防ぐＧＩＰ（Gate In Panel）構造の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
最近、情報化社会に時代が急発展するに従って薄形化、軽量化、低消費電力化等の優れた特性を有する平板表示装置の必要性が台頭しているが、このうち、液晶表示装置が解像度、カラー表示、画質等に優れて、ノートブックやデスクトップモニターに活発に適用されている。
一般的に、液晶表示装置は、一側に電極が各々形成されている２つの基板を、電極が形成されている面が向かい合うように配置して、両基板間に液晶物質を注入した後、各基板に形成された電極に電圧を印加して生成される電場によって液晶分子を動かせる。このことによって、異なる光の透過率により画像を表現する装置である。
このような液晶表示装置は、２つの基板間に液晶が注入されている液晶パネルと液晶パネルの下部に配置され光源として利用されるバックライト、液晶パネルの外郭に位置して液晶パネルを駆動させるための駆動部で構成される。
通常、駆動部は、駆動回路基板（printed circuit board：ＰＣＢ）に具現されて、このような駆動回路基板は、液晶パネルのゲート配線に連結されるゲート駆動回路基板とデータ配線に連結されるデータ駆動回路基板とで区分される。これら各々の駆動回路基板は、液晶パネルの一側面に形成されて、ゲート配線に連結されたゲートパッド部と、ゲートパッドが形成された一側面と直交する上側面に形成されたデータ配線に連結されたデータパッド部各々にテープキャリアパッケージ（Tape Carrier Package：ＴＣＰ）形態で実装されている。
ところが、従来のように、ゲート用及びデータ用の駆動回路基板を各々ゲートパッド部とデータパッド部に実装すると、その体積が大きくなって、その重さも増加するために、ゲート及びデータ駆動回路基板を１つに統合して、液晶パネルの一面にだけ実装することを特徴とするＧＩＰ構造の液晶表示装置が提案されている。
図１は、従来のＧＩＰ構造の液晶表示装置の平面図の一部を示しており、図２は、図１をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
図１と図２に示したように、ＧＩＰ構造の液晶表示装置１は、下部のアレイ基板１０と、上部のカラーフィルター基板５０と、両基板１０、５０間に液晶層７０を備える。
この時、アレイ基板１０は、画像を表示するアクティブ領域ＡＡと、アクティブ領域ＡＡの上側にパッド部ＰＡと、アクティブ領域ＡＡの一側にゲート回路領域ＧＣＡと、ゲート回路領域ＧＣＡの一側に信号入力領域ＳＩＡで構成されている。
各領域をより詳しく説明すると、アクティブ領域ＡＡには、相互に交差して画素領域Ｐを定義するゲート配線１３及びデータ配線２８と、両配線１３、２８と各々連結されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴｒと、薄膜トランジスタＴｒに連結された画素電極４３を備えている。
アクティブ領域ＡＡの上側に位置したパッド部ＰＡには、アクティブ領域ＡＡに形成されたデータ配線２８に連結されて、外部の駆動回路基板と連結するためのデータパッド４６及び信号入力領域ＳＩＡに形成された第１連結配線１８に連結され、これら第１連結配線１８の一端部にゲートパッド４７が形成されており、図面には示してないが、パッド部ＰＡに駆動回路基板がＴＣＰ（Tape carrier package）形態で連結されることを特徴とする。
ゲート回路領域ＧＣＡには、多数のスイッチング素子及びキャパシター等の組合わせによって多数の回路ブロック４８が構成されて、いずれかの１つの回路ブロック４８は、アクティブ領域ＡＡに形成されたゲート配線１３及び信号入力領域ＳＩＡに形成された多数の第２連結配線３５に連結される。
信号入力領域ＳＩＡには、パッド部ＰＡに延長する多数の第１連結配線１８と、第１連結配線１８とゲート絶縁膜２１を介し、相互に交差して形成されて、ゲート回路領域ＧＣＡ内の各回路ブロック４８に連結される多数の第２連結配線３５が形成されている。
このような構成のアレイ基板１０と対向するカラーフィルター基板５０には、アクティブ領域ＡＡに対応して各画素領域Ｐごとに順次反復して赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのカラーフィルターパターン５８ａ、５８ｂ、５８ｃを備えており、各カラーフィルターパターン５８ａ、５８ｂ、５８ｃの境界及びカラーフィルター基板５０の枠部には、光漏れを防ぐためのブラックマトリックス５３をさらに備えている。また、カラーフィルターパターン５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及びブラックマトリックス５３の下部には、全面に透明導電性物質によって共通電極６０が形成されている。
一方、アレイ基板１０の構成をより詳しく説明すると、ＧＩＰ構造の液晶表示装置１用アレイ基板１０は、一般的な液晶表示装置のように、外部のゲート駆動用駆動回路基板（図示せず）に連結されるゲートパッド部にゲート配線に連結されたゲートパッドを形成するのではなく、従来の液晶表示装置におけるゲートパッド部の代りにゲート回路領域ＧＣＡ 及び信号入力領域ＳＩＡを形成すると同時に、信号入力領域ＳＩＡに形成された第１連結配線１８をパッド部ＰＡにまで延長させて、その一端にパッド４７を形成することによって、パッド部ＰＡに付着する外部駆動回路基板（図示せず）を通じて信号の入力を受けるようにした構造になる。
この時、信号入力領域ＳＩＡの断面構造を観察すると、第２連結配線３５は、データ配線２８が形成されたゲート絶縁膜２１上に、同一金属物質で形成されており、第１連結配線１８は、ゲート配線１３が形成された基板１０上に、同一金属物質で形成されている。このような相互に異なる層に形成された第１連結配線１８、第２連結配線３５を電気的に連結させるために、アクティブ領域ＡＡのデータ配線２８等を覆いながら全面に形成された保護層３８内に、第１連結配線１８、第２連結配線３５を同時に露出させる第１コンタクトホール４２が形成されており、第１コンタクトホール４２を通じてアクティブ領域ＡＡ内の画素電極４３と共に形成されたゲート連結パターン４４が構成されることによって、両連結配線１８、３５を電気的に連結させる構造になる。
従って、信号入力領域ＳＩＡにおいては、保護層３８の上部に、その下部の第１連結配線１８、第２連結配線３５と同時に接触する多数のゲート連結パターン４４が形成される。
アクティブ領域ＡＡの外側の境界部には、シールパターン８０が形成されて、アレイ基板１０とカラーフィルター基板５０を合着して一定な間隔に維持されるようにする。カラーフィルター基板５０内に備えた共通電極６０に共通電圧を印加するために、シールパターン８０は、導電ボール７５を混ぜたシーラントを利用して形成される。一般的には、銀ペーストを利用してアレイ基板１０の枠部に外部駆動回路基板（図示せず）から共通電圧の印加を受ける共通配線（図示せず）上に銀ドットを形成することによって、アレイ基板１０とカラーフィルター基板５０を電気的連結する。
最近は、このような銀ドットを形成する工程を省略するために導電ボール７５を混ぜたシーラントを利用してシールパターン８０を形成し、このようなシールパターン８０内の導電ボール７５を通じてアレイ基板１０の枠に形成された共通配線（図示せず）とカラーフィルター基板５０の下部の共通電極６０を電気的連結する。
ところが、前述したように、保護層３８の上部に多数のゲート連結パターン４４が形成されることによって、ゲート連結パターン４４が形成されたアレイ基板１０と、カラーフィルター層５８及び共通電極６０が全面に形成されたカラーフィルター基板５０と、両基板１０、５０の枠、より正確には、アクティブ領域ＡＡの外側の枠に沿って導電ボール７５を含むシールパターン８０を形成して、両基板１０、５０を合着して液晶表示装置を構成すると、シールパターン８０内の導電ボール７５とゲート連結パターン４４が接触され短絡が発生する問題がある。
本発明は、前述した従来の問題を解決するために案出されており、本発明の目的は、シールパターン内に混ぜられた導電ボールによって発生するゲート配線及びデータ配線と、共通電極間の短絡の不良を防ぐＧＩＰ構造の液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
本発明は、前記目的を達成するために、アクティブ領域と、アクティブ領域の周辺の信号入力領域及びパッド領域が定義されて、相互に向かい合って離隔された第１基板及び第２基板と；第１基板の上部のアクティブ領域に、相互に交差して形成されたゲート配線及びデータ配線と；信号入力領域に形成されて、パッド部まで延長する第１連結配線及び第１連結配線と交差する第２連結配線と；第１連結配線及び第２連結配線と接触するゲート連結パターンと；第２基板の上部に形成された共通電極と；ゲート連結パターンに対応して形成された短絡防止パターンと；アクティブ領域を取り囲み、その内部に多数の導電ボールを有するシールパターンと；シールパターンの内側に第１基板及び第２基板間に形成された液晶層とを含む液晶表示装置を提供する。
短絡防止パターンは、共通電極の上部に形成されたり、ゲート連結パターンの上部に形成されて、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成される。
第１基板及び第２基板は、アクティブ領域と信号入力領域間にゲート回路領域をさらに含み、液晶表示装置は、ゲート回路領域に配置されて、第２連結配線及びゲート配線に連結されるゲート駆動回路をさらに含む。
パッド領域は、アクティブ領域の上部に配置されて、ゲート回路領域と信号入力領域は、アクティブ領域の側面部に配置される。
液晶表示装置は、第１連結配線及び第２連結配線間に形成されるゲート絶縁膜をさらに含み、ゲート絶縁膜は、ゲート配線とデータ配線間に形成される。
第１連結配線は、ゲート配線と同一層、同一物質で構成されて、第２連結配線は、データ配線と同一層、同一物質で構成される。
液晶表示装置は、第２連結配線の上部に、第１連結配線及び第２連結配線を露出させる第１コンタクトホールを有する保護層をさらに含み、ゲート連結パターンは、第１コンタクトホールを通じて第１連結配線及び第２連結配線と接触する。
また、液晶表示装置は、ゲート配線及びデータ配線に連結される薄膜トランジスタと；保護層の上部に形成されて、薄膜トランジスタに連結される画素電極をさらに含み、画素電極は、ゲート連結パターンと同一層、同一物質で構成される。
さらに、液晶表示装置は、第２基板の第１基板と向い合う内側面に形成されて、アクティブ領域でゲート配線及びデータ配線に対応する第１ブラックマトリックス及び信号入力領域に配置される第２ブラックマトリックスと；第１ブラックマトリックスの下部に形成されるカラーフィルター層をさらに含む。
短絡防止パターンは、ゲート連結パターンと導電ボールの接触を防ぐ。
液晶表示装置は、共通電極の下部に形成されて、ゲート配線またはデータ配線に対応して、第１基板及び第２基板間の隔離距離を維持するパターン化スペーサーをさらに含み、パターン化スペーサーは、短絡防止パターンと同一層、同一物質で構成される。
短絡防止パターンは、導電ボールの半径より大きい高さを有して、ゲート連結パターンの幅から導電ボールの直径を引いた値と同じか、または大きい幅を有する。
また、短絡防止パターンは、共通電極及びゲート連結パターンと接触して、シールパターンは、信号入力領域と重なる。
液晶表示装置は、第１基板の上部に形成されて、導電ボールを通じて共通電極に連結される共通配線をさらに含む。
一方、本発明は、アクティブ領域とアクティブ領域の周辺の信号入力領域及びパッド領域が定義される第１基板の上部に、第１連結配線、第２連結配線、第１連結配線及び第２連結配線と接触して信号入力領域に配置されるゲート連結パターンを形成する段階と；第２基板の上部に共通電極を形成する段階と；ゲート連結パターンに対応する短絡防止パターンを形成する段階と；アクティブ領域を取り囲み、導電ボールを有するシールパターンを形成する段階と；短絡防止パターンとゲート連結パターンが向かい合うように、第１基板及び第２基板を合着する段階と；シールパターンの内側の第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する段階とを含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
短絡防止パターンは、共通電極の上部に形成されたり、ゲート連結パターンの上部に形成されて、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成される。
液晶表示装置の製造方法は、アクティブ領域の第１基板の上部にゲート配線を形成する段階と；ゲート配線及び第１連結配線の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と；アクティブ領域のゲート絶縁膜の上部に、ゲート配線と交差するデータ配線を形成する段階と；データ配線及び第２連結配線の上部に、第１連結配線及び第２連結配線を露出する第１コンタクトホールを有する保護層を形成する段階をさらに含み、ゲート配線及びデータ配線に連結される薄膜トランジスタを形成する段階と；保護層の上部に、薄膜トランジスタに連結される画素電極を形成する段階とをさらに含む。
薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ゲート電極の上部のゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部の半導体層と、半導体層の上部のソース電極と、ソース電極と離隔するドレイン電極を含む。
ゲート連結パターンと画素電極は、保護層の上部に同時に形成される。
また、液晶表示装置の製造方法は、第２基板の上部に、アクティブ領域に対応する第１ブラックマトリックスと、信号入力領域に対応する第２ブラックマトリックスを形成する段階と；第１ブラックマトリックス及び第２ブラックマトリックスの上部にカラーフィルター層を形成する段階をさらに含み、アクティブ領域に対応する共通電極の上部にパターン化スペーサーを形成する段階をさらに含み、短絡防止パターンとパターン化スペーサーは、共通電極の上部に同時に形成される。
さらに、本発明による液晶表示装置用短絡防止手段は、第１高さと；ゲート連結パターンの幅と異なる第２幅を含み、実質的に共通電極とゲート連結パターン間に配置される。
短絡防止手段は、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成される。
以下、図を参照して、本発明の実施例によるＧＩＰ構造の液晶表示装置を説明する。
本発明は、ゲートパッド及びデータパッドを基板の一面に備えるＧＩＰ構造の液晶表示装置において、ゲート配線をパッド部に連結させるゲート連結部に形成された多数のゲート連結パターンとカラーフィルター基板の共通電極がシールパターン内に含まれた導電ボールに同時に接触することによって発生する短絡の不良を防いで、収率及び生産性を向上させる。
また、短絡防止パターンは、パターン化スペーサーを形成する工程で同時に形成されるために、ＧＩＰ構造の液晶表示装置の製造において、追加工程なしで行われ、生産性において、従来と同一水準を維持する。
図３は、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置の平面図の一部を示しており、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した部分の断面図である。
この時、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置の平面図と従来のＧＩＰ構造の液晶表示装置の平面図は、信号入力領域を除いた領域は、その構造が同一であるために、その同一な部分に関しては簡単に説明して、差がある信号入力領域に関しては詳しく説明する。
図３と図４に示したように、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置１０１は、その下部に相互に交差して画素領域Ｐを定義するゲート配線１１３及びデータ配線１２８と、この両配線１１３、１２８に連結されて、その下部から順に、ゲート電極１１５、ゲート絶縁膜１２１、半導体層１２３、ソース電極１３０及びドレイン電極１３２で構成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴｒと薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１３２に連結された画素電極１４３等が形成されたアクティブ領域ＡＡと、アクティブ領域ＡＡの一側に順にアクティブ領域ＡＡに形成されたゲート配線１２８に連結された回路ブロック１４８を備えたゲート回路領域ＧＣＡと、回路ブロック１４８に連結された第２連結配線１３５と第２連結配線１３５とゲート連結パターン１４４を通じて電気的に連結されてアクティブ領域ＡＡの上側に形成されたパッド部ＰＡまで延長する第１連結配線１１８を備えた信号入力領域ＳＩＡとで構成されたアレイ基板１１０を備えている。
また、前述した構造のアレイ基板１１０と対向して、カラーフィルター基板１５０の下部には、各画素領域Ｐに対応して順次反復的に形成された赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのカラーフィルターパターン１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃを有するカラーフィルター層１５８が形成されている。さらに、下部のアレイ基板１１０のアクティブ領域ＡＡのゲート配線１１３及びデータ配線１１８に対応する部分、すなわち、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターン１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃ間には、格子形態の第１ブラックマトリックス１５３ａが形成されて、アクティブＡＡ領域を取り囲みながらアクティブ領域ＡＡ以外の領域に対応する部分に対応しては、第２ブラックマトリックス１５３ｂが形成される。
このようなブラックマトリックス１５３は、アレイ基板１１０の下部に備えるバックライト等の照光装置（図示せず）から照射した光が上部に通過できないようにする光漏れを防ぐ手段になっている。さらに、カラーフィルター層１５８及びブラックマトリックス１５３の下部全面には、共通電極１６０を備えて構成される。
このような構成の両基板１１０、１５０間の離隔された領域には、液晶層１７０が介されて、液晶層１７０が両基板１１０、１５０の外部に漏出されるのを防いで、両基板１１０、１５０が合着された状態を維持させるためのシールパターン１８０が両基板１１０、１５０の枠に沿って形成されている。この時、シールパターン１８０の内部には、両基板１１０、１５０の離隔間隔、すなわち、セルギャップ程度の直径を有する導電ボール１７５を含むことを特徴とする。
また、カラーフィルター基板１５０において、下部のアレイ基板１１０のアクティブ領域ＡＡに対応する部分は、液晶層１７０が全面にかけて同一な厚さになるように、アレイ基板１１０上のゲート配線１１３またはデータ配線１２８に対応する位置に、共通電極１６０の下部に多数のパターン化スペーサー１６３が形成されている。
本発明は、シールパターン１８０が形成された部分を含む信号入力領域ＳＩＡにおいて、まず下部のアレイ基板１１０上に形成された構成要素を説明すると、アレイ基板１１０上にアクティブ領域ＡＡのゲート配線１１３等と同一な層、すなわち、アレイ基板１１０面に同一な金属物質で構成されて、信号入力領域ＳＩＡからパッド部ＰＡまで延長する第１連結配線１１８が形成され、第１連結配線１１８の上部にゲート絶縁膜１２１が形成される。
また、ゲート絶縁膜１２１の上部に、アクティブ領域ＡＡのデータ配線１２８とソース電極１３０及びドレイン電極１３２を構成する同一な金属物質で、ゲート回路領域ＧＣＡの回路ブロック１４８に連結されてゲート配線１１３が延長された方向と同一な方向に第２連結配線１３５が形成される。
さらに、第２連結配線１３５の上部に、第２連結配線１３５の一端、すなわち、回路ブロック１４８に連結されない一端及びこれと重なる第１連結配線１１８の一部を同時に露出させる第１コンタクトホール１４２を有する保護層１３８が形成されて、保護層１３８上に透明導電性物質で、第１コンタクトホール１４２を通じて第１連結配線１１８、第２連結配線１３５と同時に接触するゲート連結パターン１４４が多数形成される。
この時、保護層１３８は、第１コンタクトホール１４２以外のアクティブ領域ＡＡにおいて、ドレイン電極１３２を露出させるドレインコンタクトホール１４１をさらに備えて、保護層１３８上に、ドレインコンタクトホール１４１を通じてドレイン電極１３２と接触する画素電極１４３が各画素領域Ｐ別に形成される。
信号入力領域ＳＩＡに対応するカラーフィルター基板１５０においては、その背面に第２ブラックマトリックス１５３ｂが形成され、第２ブラックマトリックス１５３ｂの下部に共通電極１６０が形成されて、共通電極１６０の下部に、アクティブ領域ＡＡのゲート配線１１３またはデータ配線１２８に対応して形成されたパターン化スペーサー１６３を形成した同一物質で、下部アレイ基板１１０上のゲート連結パターン１４４各々に対応して短絡防止パターン１６８が形成されることを特徴とする。
この時、図４に示したように、パターン化スペーサー１６３と同一な物質で構成された短絡防止パターン１６８は、カラーフィルター基板１５０とアレイ基板１１０と同時に接触するが、短絡防止パターン１６８は、下部のゲート連結パターン１４４と接触したり、または、離隔されたりする。短絡防止パターン１６８は、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成される。
短絡防止パターン１６８は、シールパターン１８０の内部に含まれた導電ボール１７５がゲート連結パターン１４４と共通電極１６０と同時に接触することによって発生する短絡を防ぐためである。従って、両基板１１０、１５０間の離隔間隔であるセルギャップに対応する直径ｄと直径ｄの１/２である半径ｒを有する導電ボール１７５がシールパターン１８０の内部に配置された場合、半径ｒ、すなわち、直径の半分ｄ/２より高い高さｈ１を有するように各短絡防止パターン１６８を形成すると、導電ボール１７５によるゲート連結パターン１４４と共通電極１６０間の電気的短絡が防げる。
結果的に、各短絡防止パターン１６８は、共通電極１６０とゲート連結パターン１４４のいずれから半径ｒ、すなわち、直径の半分ｄ/２と同じか、または短い距離ほど離隔され形成された場合にも、電気的短絡は防げる。
また、短絡防止パターン１６８は、ゲート連結パターン１４４を完全に覆うように形成されたり、ゲート連結パターン１４４の内部に形成される。短絡防止パターン１６８が第１幅ｗ１のゲート連結パターン１４４の内部に形成された場合、各短絡防止パターン１６８の側壁は、ゲート連結パターン１４４の端側から半径ｒより短い距離ほど離隔されえる。従って、各短絡防止パターン１６８は、第１幅ｗ１で半径の２倍（２ｒ=ｄ）を引いたねと同じか、または大きい第２幅ｗ２を有する。（（ｗ１-２ｒ）≦ｗ２、すなわち、（ｗ１-ｄ）≦ｗ２）
前述した本発明のＧＩＰ構造の液晶表示装置１０１は、ゲート連結パターン１４４に対応して高さｈと第２幅ｗ２の短絡防止パターン１６８は、シールパターン１８０の内部に備えて、カラーフィルター基板１５０とアレイ基板１１０、より正確には、カラーフィルター基板１５０に形成された共通電極１６０とアレイ基板１１０の枠部に形成された共通配線（図示せず）を電気的連結させるための導電ボール１７５がゲート連結パターン１４４上に位置して、発生する短絡の不良を效果的に防ぐことができる。さらに、短絡防止パターン１６８は、カラーフィルター基板１１０の製造において、アクティブ領域ＡＡのパターン化スペーサー１６３を形成する時、同時に形成される場合、追加的な工程を必要としないことを特徴とする。
図面には、特定形状の短絡防止パターンを示しているが、導電ボールによるゲート連結パターンと共通電極間の短絡を防ぐ役割をする、これとは異なる形状の短絡防止パターンも本発明の範疇に属するは、当業者には自明なことである。
以後、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置の製造方法を説明する。この時、本発明の特徴的な部分は、短絡防止パターンを備えたカラーフィルター基板であるために、カラーフィルター基板の製造方法を主に説明して、アレイ基板の製造方法は、図なしに簡単に説明する。
本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法を簡単に説明する。
絶縁基板に第１金属物質を蒸着して第１金属層を形成した後、これをパターニングすることによって画像を表示するアクティブ領域に、一方向に延長する多数のゲート配線を形成すると同時に、信号入力領域においては、ゲート配線と交差する方向にパッド部まで延長する第１連結配線を形成する。
この時、アクティブ領域には、ゲート配線から分岐する第１ゲート電極をさらに形成すると同時に、アクティブ領域の一側に形成されたゲート回路領域には、第１金属層をパターニングして第２ゲート電極を形成する。
ゲート配線、第１連結配線、第１ゲート電極及び第２ゲート電極の上部にゲート絶縁膜を形成して、ゲート絶縁膜の上部に、第１ゲート電極及び第２ゲート電極に対応して各々第１半導体層及び第２半導体層を形成する。
以後、第１半導体層及び第２半導体層と露出されたゲート絶縁膜の上部に、第２金属物質を蒸着して第２金属層を形成して、これをパターニングする。その結果、アクティブ領域では、ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線と、データ配線で各画素領域別に分岐した第１ソース電極と、第１ソース電極と離隔する第１ドレイン電極を形成して、各画素領域に第１ゲート電極とゲート絶縁膜と第１半導体層と、相互に離隔する第１ソース電極及び第１ドレイン電極で構成された第１薄膜トランジスタを完成すると同時に、ゲート回路領域では、第２半導体層上に、相互に離隔する第２ソース電極及び第２ドレイン電極を形成して、駆動用第２薄膜トランジスタを完成する。
また、信号入力領域においては、第２金属層をパターニングすることによって、第１連結配線と交差してゲート回路領域に延長される第２連結配線を形成する。
この時、第２連結配線は、ゲート回路領域に連結されて、例えば、駆動用第２薄膜トランジスタの第２ソース電極または第２ドレイン電極に連結するように形成されて、ゲート回路領域に形成された第２ソース電極または第２ドレイン電極は、アクティブ領域のゲート配線にも連結されるように形成することができる。これは、ゲート回路領域をどのように構成するかによって異なる。
データ配線と第２連結配線と第１ソース電極及び第１ドレイン電極上に全面に保護層を形成し、これをパターニングすることによって、信号入力領域においては、第１連結配線と第２連結配線の一端を同時に露出させる形態の第１コンタクトホールを形成すると同時に、アクティブ領域においては、ドレイン電極の一部を露出させるドレインコンタクトホールを形成する。
以後、第１コンタクトホール及びドレインコンタクトホールが形成された保護層上に透明導電性物質を蒸着し、これをパターニングすることによって、第１コンタクトホールを通じて第１連結配線及び第２連結配線と同時に接触するゲート連結パターンと、ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極と接触する画素電極を各画素領域別に形成することによって、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置用アレイ基板を完成する。
本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造方法を説明する。
図５Ａないし図５Ｆは、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造段階別の工程断面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した部分の製造段階別の工程断面図である。
図５Ａに示したように、絶縁基板１５０上に、クロムＣｒ等を含む金属物質を全面に蒸着したり、またはカーボンを含む樹脂またはブラックレジンを全面に塗布してブラックマトリックス層（図示せず）を形成した後、これをマスク（図示せず）を利用してパターニングすることによって画像を表示するアクティブ領域ＡＡには、多数の順次反復する第１ないし第３開口部１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃを有する格子状の第１ブラックマトリックス１５３ａを形成すると同時に、カラーフィルター基板１１０の枠部には、枠に沿って第２ブラックマトリックス１５３ｂを形成する。
この時、図面には示してないが、第１ブラックマトリックス１５３ａ、 第２ブラックマトリックス１５３ｂは、アレイ基板（図示せず）上の各画素領域Ｐに形成された薄膜トランジスタを遮るように形成することが望ましい。
図５Ｂに示したように、第１ブラックマトリックス１５３ａ、第２ブラックマトリックス１５３ｂが形成された基板１５０に赤色、緑色、青色のいずれかの１色、例えば、赤色レジストをスピンコーティング、バーコーティング等のコーティング方法で全面にコーティングすることによって、赤色のカラーフィルター層（図示せず）を形成した後、これを光の透過領域及び遮断領域を有するマスク（図示せず）を通じて露光し現像することによって、所定間隔に相互に離隔する多数の第１開口部に赤色のカラーフィルターパターン１５８ａを形成する。
一般的な液晶表示装置は、アクティブ領域において、通常的に赤色、緑色、青色が順次反復的に配列されるパターン形態であるが、赤色のカラーフィルターパターンは、横の方向には、所定間隔離隔して形成するのが望ましく、従って、緑色及び青色のカラーフィルターパターン（図示せず）が形成される第２開口部１５５ｂ、第３開口部１５５ｃに対しては、赤色のカラーフィルター層（図示せず）が現象され除去される。
図５Ｃに示したように、緑色レジストを赤色のカラーフィルターパターン１５８ａが形成された基板１５０全面に塗布して緑色のカラーフィルター層（図示せず）を形成し、これを赤色のカラーフィルターパターン１５８ａを形成した方法と同一に行い、赤色のカラーフィルターパターン１５８ａと隣接する多数の第２開口部１５５ｂに緑色のカラーフィルターパターン１５８ｂを形成して、青色レジストに対しても同一に行い、緑色のカラーフィルターパターン１５８ｂと隣接する第３開口部１５５ｃに青色のカラーフィルターパターン１５８ｃを形成することによって、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターン１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃを有するカラーフィルター層１５８を形成する。この時、通常的にカラーフィルター層１５８の厚さｄ１は、望ましくは、１.５μｍないし３μｍ程度になるように形成する。
ここで、カラーフィルター層１５８は、枠部に形成された第２ブラックマトリックス１５３ｂとその一部が重なって形成されるが、ほとんどの第２ブラックマトリックス１５３ｂの上部には、カラーフィルター層１５８が形成されないために、第２ブラックマトリックス１５３ｂが形成された部分とカラーフィルター層１５８が形成された部分には、カラーフィルター層１５８の第１厚さｄ１よりは小さいか、または同じであって、カラーフィルター層１５８の第１厚さｄ１で第２ブラックマトリックス１５３ｂの第２厚さｄ２を引いた値（ｄ１-ｄ２）よりは大きいか、または同じ値を有する第１段差（ｓｄ１：（ｄ１-ｄ２）≦ｓｄ１≦ｄ１）が形成される。
第２ブラックマトリックス１５３ｂを含むブラックマトリックス１５３は、クロムＣｒ等の金属物質で構成される場合、その厚さｄ２が２０００Å以下、ブラックレジンで構成される場合、第２厚さｄ２が１μｍ以下で形成されるために、数値的に、第２ブラックマトリックス１５３ｂだけが形成された領域とカラーフィルター層１５８が形成された領域の第１段差ｓｄ１は、０.５μｍないし３μｍ程度になる。
図５Ｄに示したように、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターン１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃで構成されたカラーフィルター層１５８上に透明導電性物質、例えば、インジウムースズーオキサイドＩＴＯ またはインジウムージンクーオキサイドＩＺＯを蒸着して全面に共通電極１６０を形成する。
この時、共通電極１６０は、透明導電性物質で蒸着して形成されるが、カラーフィルター層１５８の外部に露出された第２ブラックマトリックス１５３ｂの上部とカラーフィルター層１５８の上部に形成された共通電極１６０は、０.５μｍないし３μｍ程度の第２段差ｓｄ２を有して形成される。
図５Ｅに示したように、共通電極１６０上に感光性の有機物質、例えば、フォトアクリルまたは感光性のベンゾシクロブテンＢＣＢを全面に厚く、より正確には、アレイ基板（図示せず）と合着して適正なセルギャップを維持する程度の厚さ、通常的に２μｍないし４μｍ程度の厚さに塗布して有機絶縁物質層１６１を形成する。この時、有機絶縁物質層１６１は、比較的厚い厚さに塗布して形成するために、その下部の段差に対して段差を克服して、その表面が比較的平坦に形成されるが、カラーフィルター層１５８が形成されてない第２ブラックマトリックス１５３ｂに対応する領域においては、カラーフィルター層１５８の第１厚さｄ１程度の段差を形成しないが、段差された部分を埋めて凹な形態で、他の領域に比べて低く形成される。従って、有機絶縁物質層１６１は、第１段差ｓｄ１及び第２段差ｓｄ２より低い第３段差ｓｄ３を有する。
これは、塗布またはコーティングによって形成される有機絶縁物質層１６１が下部の段差を克服して、比較的平坦化された表面であるとしても、平坦化にはその限界があって、段差された部分を埋めながら形成され、どの程度その段差を克服するが、それでもまだ段差された部分に対応しては、他の領域より低く形成される。
有機絶縁物質層上に透過領域ＴＡと遮断領域ＢＡを有するマスク１９０を位置させて、より詳しく説明すると、感光性の有機絶縁物質で構成された有機絶縁物質層１６１が、光を受けた部分が現像後残る、ネガティブタイプである場合、マスク１９０の透過領域ＴＡが、カラーフィルター基板の完成後、これと合着され液晶パネルを形成するアレイ基板上に形成されたゲート連結パターンに対応する有機絶縁物質層（図６Ｅの１６１）上の所定面積の領域と、第１ブラックマトリックス１５３ａに対応する有機絶縁物質層１６１の所定面積を有する領域に位置させて、それ以外の領域に対しては、遮断領域ＢＡが対応するように位置させたり、または感光性の有機絶縁物質層が、光を受けた部分が現象後除去されるポジティブタイプである場合、その反対の位置、すなわち、マスク１９０の遮断領域ＢＡがカラーフィルター基板の完成後、これと合着され液晶パネルを形成するアレイ基板上に形成されたゲート連結パターンに対応する有機絶縁物質層（図５Ｅの１６１）の所定面積領域と、第１ブラックマトリックス１５３ａに対応する有機絶縁物質層１６１の所定面積を有する領域に位置させて、それ以外の領域に対しては、透過領域ＴＡが対応するようにマスク１９０を位置させた後、マスク１９０を通じて有機絶縁物質層１６１を露光する。
図５Ｆに示したように、露光された有機絶縁物質層（図５Ｅの１６１）を現像することによって、第１ブラックマトリックス１５３ａと重なる領域の共通電極の上部にはパターン化スペーサー１６３を形成して、段差された第２ブラックマトリックス１５３ｂと重なる共通電極１６０の上部には、パターン化スペーサー１６３より低い高さの短絡防止パターン１６８を形成することによって、本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置用カラーフィルター基板１５０を完成する。
この時、短絡防止パターン１６８は、その平面形状がアレイ基板（図３の１１０）上のゲート連結パターン（図３の１４４）と同一であって、その形状が異なるとしても、その平面積がアレイ基板（図３の１１０）上のゲート連結パターン（図３の１４４）の平面積より大きく、最小限同一な大きさで形成され、ＧＩＰ構造の液晶表示装置を完成する時、短絡防止パターン１６８がゲート連結パターン（図３の１４４）を完全に遮りながら構成して形成されることが望ましい。
図４を参照すると、前述したように製造された共通電極１６０とパターン化スペーサー１６３及び短絡防止パターン１６８が形成されたカラーフィルター基板１５０と、薄膜トランジスタＴｒ及び画素電極１４３と信号入力領域ＳＩＡにゲート連結パターン１４７を有するアレイ基板１１０を画素電極１４３と共通電極１６０が向かい合うように位置させた後、導電ボール１７５を含む接着剤であるシーラントを利用して両基板１１０、１５０の枠に沿ってシールパターン１８０を形成する。両基板１１０、１５０間に液晶を介し、合着することによって、ＧＩＰ構造の液晶表示装置１０１を完成する。この時、パターン化スペーサー１６３は、アレイ基板１５０と接触するように構成されることによって、セルギャップ維持の役割をし、パターン化スペーサー１６３と同一物質で構成され、パターン化スペーサー１６３より低い高さの短絡防止パターン１６８は、アレイ基板１１０上のゲート連結パターン１４４と対応してゲート連結パターン１４４と接触したり、または所定間隔離隔して形成される。従って、シールパターン１８０内の導電ボール１７５が共通電極１６０とゲート連結パターン１４４と接触するのを防ぐ役割をする。
従来のＧＩＰ構造の液晶表示装置の一部平面図である。 図１をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。 本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置の一部平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した部分の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した部分の本発明によるＧＩＰ構造の液晶表示装置用カラーフィルター基板の製造段階別の工程断面図である。 図５Ａに続く製造工程を示す断面図である。 図５Ｂに続く製造工程を示す断面図である。 図５Ｃに続く製造工程を示す断面図である。 図５Ｄに続く製造工程を示す断面図である。 図５Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
符号の説明
１１０：アレイ基板
１１８：第１連結配線
１２１：ゲート絶縁膜
１２３：半導体層
１２８：データ配線
１３０：ソース電極
１３２：ドレイン電極
１３５：第２連結配線
１３８：保護層
１４１：ドレインコンタクトホール
１４２：第１コンタクトホール
１４３：画素電極
１４４：ゲート連結パターン
１５０：カラーフィルター基板
１５３ａ：第１ブラックマトリックス
１５３ｂ：第２ブラックマトリックス
１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃ：赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターン
１６０：共通電極
１６３：パターン化スペーサー
１６８：短絡防止パターン
ＡＡ：アクティブ領域
ＧＣＡ：ゲート回路領域
Ｐ：画素領域
ＳＩＡ：信号入力領域
Ｔｒ：薄膜トランジスタ


Claims (36)

  1. アクティブ領域と、アクティブ領域の周辺の信号入力領域及びパッド領域が定義されて、相互に向かい合って離隔された第１基板及び第２基板と；
    第１基板の上部のアクティブ領域に、相互に交差して形成されたゲート配線及びデータ配線と；
    信号入力領域に形成されて、パッド部まで延長する第１連結配線及び第１連結配線と交差する第２連結配線と；
    第１連結配線及び第２連結配線と接触するゲート連結パターンと；第２基板の上部に形成された共通電極と；
    ゲート連結パターンに対応して形成された短絡防止パターンと；
    アクティブ領域を取り囲み、その内部に多数の導電ボールを有するシールパターンと；
    シールパターンの内側に第１基板及び第２基板間に形成された液晶層とを含むことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 短絡防止パターンは、共通電極の上部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 短絡防止パターンは、ゲート連結パターンの上部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 短絡防止パターンは、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 第１基板及び第２基板は、アクティブ領域と信号入力領域間にゲート回路領域をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  6. ゲート回路領域に配置されて、第２連結配線及びゲート配線に連結されるゲート駆動回路をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. パッド領域は、アクティブ領域の上部に配置されて、ゲート回路領域と信号入力領域は、アクティブ領域の側面部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  8. 第１連結配線及び第２連結配線間に形成されるゲート絶縁膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  9. ゲート絶縁膜は、ゲート配線とデータ配線間に形成されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
  10. 第１連結配線は、ゲート配線と同一層、同一物質で構成されて、第２連結配線は、データ配線と同一層、同一物質で構成されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 第２連結配線の上部に、第１連結配線及び第２連結配線を露出させる第１コンタクトホールを有する保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  12. ゲート連結パターンは、第１コンタクトホールを通じて第１連結配線及び第２連結配線と接触することを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
  13. ゲート配線及びデータ配線に連結される薄膜トランジスタと；
    保護層の上部に形成されて、薄膜トランジスタに連結される画素電極をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
  14. 画素電極は、ゲート連結パターンと同一層、同一物質で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
  15. 第２基板の第１基板と向い合う内側面に形成されて、アクティブ領域でゲート配線及びデータ配線に対応する第１ブラックマトリックス及び信号入力領域に配置される第２ブラックマトリックスと；
    第１ブラックマトリックスの下部に形成されるカラーフィルター層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  16. 短絡防止パターンは、ゲート連結パターンと導電ボールの接触を防ぐことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  17. 共通電極の下部に形成されて、ゲート配線またはデータ配線に対応して、第１基板及び第２基板間の隔離距離を維持するパターン化スペーサーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  18. パターン化スペーサーは、短絡防止パターンと同一層、同一物質で構成されることを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
  19. 短絡防止パターンは、導電ボールの半径より大きい高さを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  20. 短絡防止パターンは、ゲート連結パターンの幅から導電ボールの直径を引いた値と同じか、または大きい幅を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  21. 短絡防止パターンは、共通電極及びゲート連結パターンと接触することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  22. シールパターンは、信号入力領域と重なることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  23. 第１基板の上部に形成されて、導電ボールを通じて共通電極に連結される共通配線をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  24. アクティブ領域とアクティブ領域の周辺の信号入力領域及びパッド領域が定義される第１基板の上部に、第１連結配線、第２連結配線、第１連結配線及び第２連結配線と接触して信号入力領域に配置されるゲート連結パターンを形成する段階と；
    第２基板の上部に共通電極を形成する段階と；
    ゲート連結パターンに対応する短絡防止パターンを形成する段階と；
    アクティブ領域を取り囲み、導電ボールを有するシールパターンを形成する段階と；
    短絡防止パターンとゲート連結パターンが向かい合うように、第１基板及び第２基板を合着する段階と；
    シールパターンの内側の第１基板及び第２基板間に液晶層を形成する段階とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  25. 短絡防止パターンは、共通電極の上部に形成されることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  26. 短絡防止パターンは、ゲート連結パターンの上部に形成されることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  27. 短絡防止パターンは、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成されることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  28. アクティブ領域の第１基板の上部にゲート配線を形成する段階と；
    ゲート配線及び第１連結配線の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と；
    アクティブ領域のゲート絶縁膜の上部に、ゲート配線と交差するデータ配線を形成する段階と；
    データ配線及び第２連結配線の上部に、第１連結配線及び第２連結配線を露出する第１コンタクトホールを有する保護層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  29. ゲート配線及びデータ配線に連結される薄膜トランジスタを形成する段階と；
    保護層の上部に、薄膜トランジスタに連結される画素電極を形成する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の液晶表示装置の製造方法。
  30. 薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ゲート電極の上部のゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部の半導体層と、半導体層の上部のソース電極と、ソース電極と離隔するドレイン電極を含むことを特徴とする請求項２９に記載の液晶表示装置の製造方法。
  31. ゲート連結パターンと画素電極は、保護層の上部に同時に形成されることを特徴とする請求項２９に記載の液晶表示装置の製造方法。
  32. 第２基板の上部に、アクティブ領域に対応する第１ブラックマトリックスと、信号入力領域に対応する第２ブラックマトリックスを形成する段階と；
    第１ブラックマトリックス及び第２ブラックマトリックスの上部にカラーフィルター層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  33. アクティブ領域に対応する共通電極の上部にパターン化スペーサーを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
  34. 短絡防止パターンとパターン化スペーサーは、共通電極の上部に同時に形成されることを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置の製造方法。
  35. 第１高さと；
    ゲート連結パターンの幅と異なる第２幅を含み、実質的に共通電極とゲート連結パターン間に配置されることを特徴とする液晶表示装置用短絡防止手段。
  36. 短絡防止手段は、誘電体、樹脂、プラスチック、ガラスのいずれかの１つで構成されることを特徴とする請求項３５に記載の液晶表示装置用短絡防止手段。
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