KR100484952B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 칼라 필터가 배열되어 있는 칼라 필터 기판과; 액정 표시 패널에 대하여 전기적 신호를 전달하고, 제어하는 역할을 수행하는 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과; TFT 어레이 위에 적층 형성되며, TFT 어레이를 보호하는 보호막과; 보호막 위의 소정 영역에 마련되며, 보호막과 칼라 필터 기판을 합착시키기 위한 실링재; 및 보호막 위에 적층 형성되며, 실링재가 마련되지 않는 영역에 적층 형성된 광 반응성 유기 절연막; 을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 기판 위에 TFT를 형성하고, 그 상부에 보호막을 적층 형성하는 단계와; 보호막 위에 광 반응성 유기 절연막을 적층 형성하는 단계와; 광 반응성 유기 절연막에 대한 노광을 수행함에 있어, TFT의 드레인 전극과의 전기적 연결을 위한 콘택홀 형성을 위하여 드레인 전극 상부 영역에 대해서는 완전 노광을 수행하며, 추후 실링재가 분포될 기판의 외곽 둘레부 영역은 회절 노광을 수행하는 단계와; 노광된 상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 현상 및 식각 공정을 수행하여, 드레인 전극 상부의 보호막을 제거하여 콘택홀을 형성하고, 회절 노광이 수행된 영역은 보호막이 노출되도록 하는 단계; 및 보호막이 노출된 영역에 실링재를 분포시키고, 실링재를 통하여 칼라 필터 기판과 합착시키는 단계; 를 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{Liquid crystal display device and fabrication method for thereof}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 광 반응성 유기 절연막을 사용하여 고 개구율을 확보할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날, 영상 표시 장치는 브라운관 방식에서 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 패널 등을 이용하는 방식으로 변화되고 있으며, 특히 액정 표시 장치는 브라운관 방식에 비해 소비 전력이 낮고, 경량박형화가 가능하며, 유해 전자파를 방출하지 않는 장점으로 인하여 차세대 첨단 영상 표시 장치로 각광을 받고 있다.
한편, 도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하여 간략하게 설명하면, 일반적인 액정 표시 장치는 TFT 어레이 (array)가 형성되어 있는 TFT 기판과, 칼라 필터(Color Filter)가 배열되어 있는 칼라 필터 기판과, 상기 TFT 기판과 칼라 필터 기판 사이에 주입된 액정(Liquid Crystal) 및 영상 표시를 위하여 빛을 공급하는 백 라이트(Back Light)를 포함한다.
여기서, 상기 TFT 기판에 형성된 TFT 어레이는 전기적 신호를 전달, 제어하는 역할을 하며, 액정은 인가된 전압에 따라 분자구조를 달리하여 빛의 투과 정도를 제어한다. 이와 같은 과정을 통하여 제어된 빛은 칼라 필터 기판을 통과하면서 원하는 색과 영상으로 나타나게 된다.
이와 같은 액정 표시 장치를 제조하는 과정에 있어, 상기 칼라 필터 기판과 TFT 기판 사이에는 실링재(sealing material)가 들어가게 된다. 이러한 실링재는 상기 칼라 필터 기판과 TFT 기판을 합착시켜 주며, 또한 상기 칼라 필터 기판과 TFT 기판 사이에 주입되는 액정이 외부로 유출되지 않도록 밀봉시켜주는 역할을 수행한다.
그러면, 도 2를 참조하여, 액정 표시 패널의 실링 영역의 구조에 대하여 간략하게 설명해 보기로 한다. 도 2의 (a)는 종래 액정 표시 장치의 액정 표시 패널을 투시적으로 나타낸 도면이고, (b)는 액정 표시 패널의 실링 영역((a)의 A 영역)의 단면을 개략적으로 나타내 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 종래 액정 표시 장치의 액정 표시 패널(200) 실링 영역은 전기적 신호를 전달, 제어하는 역할을 하는 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판(210)과, 상기 TFT 어레이를 보호하기 위한 보호막(220), 포토 아크릴(Photo Acryl) 막(230)이 순차적으로 적층되어 있다. 그리고, 상기 포토 아크릴 막(230) 위에 실링재(250)가 적층되고, 그 위에 칼라 필터 기판(260)이 적층됨으로써 액정 표시 패널(200)이 형성되게 된다. 여기서, 상기 TFT 어레이는 TFT 기판(210) 위에 게이트, 게이트 절연막, 반도체 층, 소스-드레인 층이 순차적으로 적층 형성되어 있는 상태를 나타낸다.
또한, 상기 칼라 필터 기판(260)과 TFT 기판(210) 사이에 액정이 주입됨으로써, 상기 TFT 기판(210)에 형성되어 있는 TFT 어레이의 동작에 따라 액정 표시 패널(200)은 영상을 표시할 수 있게 된다. 여기서, 패드부(240)는 상기 TFT 어레이에 제어 신호를 공급하기 위한 접촉 단자를 나타내며, 이러한 패드부(240)에는 게이트 패드부와 데이터 패드부가 구비된다.
그리고, 상기 포토 아크릴 막(230)은 광 반응성 유기 절연막의 한 종류로서, 화소 영역의 소스-드레인 층에 콘택 홀(contact hole)을 형성하기 위하여 보호막(예컨대 SiNx)(220)을 식각하는 공정에서 PR(Photo Resist) 층으로 이용된다. 그리고, 상기 보호막(220)에 대한 식각 공정이 완료된 후에는, 상기 포토 아크릴 막( 230)은 큐어링(curing) 공정을 통하여 보호막으로 사용된다.
이와 같이, 상기 포토 아크릴 막(230)을 이용하여 액정 표시 패널(200)을 형성하는 경우에는, 화소 영역에서 화소전극과 데이터 라인을 중첩하거나, 또는 거리를 가깝게 할 수 있기 때문에 블랙 매트릭스로 가려 주어야 하는 면적을 줄일 수 있으므로, 간단한 공정으로 높은 개구율을 확보할 수 있게 되는 장점이 있다.
그런데, 상기 포토 아크릴 막(230)을 이용하여 액정 표시 패널(200)을 형성하는 경우에는, 상기 포토 아크릴 막(230)과 보호막(220) 간에 접착(adhision)이 약하다는 단점이 발생된다. 또한, 상기 포토 아크릴 막(230)과 실링재(250) 간의 접착력도 약하다는 단점이 발생되는데, 이에 따라 상기 칼라 필터 기판(260)과 TFT 기판(210) 사이에 주입된 액정이 누출될 수 있는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로서, 광 반응성 유기 절연막을 사용하여 액정 표시 패널을 형성함에 있어, 콘택 홀 형성 영역에서는 완전 노광을 수행하고, 실링 영역에서는 회절 노광을 수행함으로써, 주입된 액정에 대한 실링 성능을 높일 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치는,
영상 표시를 위한 칼라 필터가 배열되어 있는 칼라 필터 기판과;
상기 칼라 필터 기판과의 합착을 통하여 액정 표시 패널을 형성하며, 상기 액정 표시 패널에 대하여 전기적 신호를 전달하고, 제어하는 역할을 수행하는 TFT 어레이가 형성되어 있는 TFT 기판과;
상기 TFT 어레이 위에 적층 형성되며, 상기 TFT 어레이를 보호하는 보호막과;
상기 보호막 위의 소정 영역에 마련되며, 상기 보호막과 상기 칼라 필터 기판을 합착시키기 위한 실링재; 및
상기 보호막 위에 적층 형성되며, 상기 실링재가 마련되지 않는 영역에 적층 형성된 광 반응성 유기 절연막; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 광 반응성 유기 절연막은 포토 아크릴로 형성되는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 기판 위에 TFT를 형성하고, 그 상부에 보호막을 적층 형성하는 단계와; 상기 보호막 위에 광 반응성 유기 절연막을 적층 형성하는 단계와; 상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 노광을 수행함에 있어, 상기 TFT의 드레인 전극과의 전기적 연결을 위한 콘택홀 형성을 위하여 상기 드레인 전극 상부 영역에 대해서는 완전 노광을 수행하며, 추후 실링재가 분포될 상기 기판의 외곽 둘레부 영역은 회절 노광을 수행하는 단계와; 노광된 상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 현상 및 식각 공정을 수행하여, 상기 드레인 전극 상부의 보호막을 제거하여 콘택홀을 형성하고, 상기 회절 노광이 수행된 영역은 상기 보호막이 노출되도록 하는 단계; 및 상기 보호막이 노출된 영역에 실링재를 분포시키고, 상기 실링재를 통하여 칼라 필터 기판을 합착시키는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
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또한, 상기 회절 노광이 수행되는 단계에 있어, 상기 회절 노광이 수행되는 영역은 소정 두께의 광 반응성 유기 절연막이 남도록 노광이 수행되며, 그 소정 두께는 상기 보호막에 대한 식각 속도와 상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 식각 속도를 감안하여 결정되는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 광 반응성 유기 절연막은 포토 아크릴로 형성되는 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 광 반응성 유기 절연막을 사용하여 액정 표시 패널을 형성함에 있어, 콘택 홀 형성 영역에서는 완전 노광을 수행하고, 실링 영역에서는 회절 노광을 수행함으로써, 주입된 액정에 대한 실링 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 패널부 실링 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 영상 표시를 위한 칼라 필터가 배열되어 있는 칼라 필터 기판(360)과; 상기 칼라 필터 기판(360 )과의 합착을 통하여 액정 표시 패널을 형성하며, 상기 액정 표시 패널에 대하여 전기적 신호를 전달하고, 제어하는 역할을 수행하는 TFT 어레이가 형성되어 있는 TFT 기판(310)과; 상기 TFT 어레이 위에 적층 형성되며, 상기 TFT 어레이를 보호하는 SiNx 막과 같은 보호막(320)과; 상기 보호막(320) 위의 소정 영역에 마련되며, 상기 보호막(320)과 상기 칼라 필터 기판(360)을 합착시키기 위한 실링재(350); 및 상기 보호막(320) 위에 적층 형성되며, 상기 실링재(350)가 마련되지 않는 영역에 적층 형성된 포토 아크릴과 같은 광 반응성 유기 절연막(330)을 포함한다.
여기서, 상기 TFT 어레이는 TFT 기판(310) 위에 게이트, 게이트 절연막, 반도체 층, 소스-드레인 층이 순차적으로 적층 형성되어 있는 상태를 나타내며, 패드부(340)는 상기 TFT 어레이에 제어 신호를 공급하기 위한 접촉 단자를 나타낸다.
그러면, 이와 같은 구조를 갖는 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명해 보기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 패널부 실링 영역 제조 방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 일반적인 반도체 제조방법에 의하여, TFT 어레이가 형성된 TFT 기판( 410)위에, SiNx 막과 같은 보호막(420)을 순차적으로 적층 형성시킨다. 여기서, 상기 TFT 어레이는 TFT 기판(410) 위에 게이트, 게이트 절연막, 반도체 층, 소스-드레인 층이 순차적으로 적층 형성되어 있는 상태를 나타낸다.
그리고, 상기 보호막(420)에 콘택 홀(contact hole)을 형성하기 위한 식각 공정을 수행한다. 이때, 상기 식각 공정을 위한 포토 레지스트로서, 포토 아크릴과 같은 광 반응성 유기 절연막(430)을 적층 형성한다.
이후, 상기 포토 아크릴 막(430)에 대하여, 상기 콘택 홀이 형성되는 영역에 대해서는 완전 노광을 수행하고, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 일부 소정 영역 (seal pattern 영역)에 대해서는 회절 노광을 수행한다. 여기서, 회절 노광이란 해당 영역(seal pattern 영역)의 마스크를 슬릿 형상으로 형성함으로써, 포토 아크릴 막(430)에 대한 완전 노광이 수행되지 않고, 소정의 두께가 남겨진 상태로 상기 포토 아크릴 막(430)을 노광하는 것을 말한다. 즉, 상기 포토 아크릴 막(430)에 대하여 노광을 수행하기 위한 마스크를 형성함에 있어, 상기 콘택 홀이 형성되는 영역에는 완전 노광이 수행되도록 마스크를 개방하고, 상기 'seal pattern'이 형성되는 영역에는 마스크를 슬릿 모양으로 패터닝하여 노광을 수행한다.
그리고 노광이 수행된 후, 상기 콘택 홀 형성을 위하여 상기 보호막(420)에 대한 건식 식각을 수행하여, 상기 TFT 어레이가 노출되도록 한다. 이때, 상기 콘택 홀 형성 영역에서 상기 보호막(420)에 대한 식각이 진행되는 동안에, 상기 회절 노광이 수행된 소정 영역(seal pattern 영역)에 남아 있는 포토 아크릴 막(430)에 대한 식각이 진행된다(도 4(b) 참조).
한편, 상기 소정 영역(seal pattern 영역)에 회절 노광을 통하여 소정 두께의 포토 아크릴 막(430)이 남은 상태로 노광하는 공정에 있어, 그 소정 두께는 상기 보호막(420)에 대한 식각 속도와 상기 포토 아크릴 막(430)에 대한 식각 속도를 감안하여 결정된다. 이에 따라, 상기 식각 공정에서 콘택 홀 형성 영역에서 상기 보호막(420)에 대한 식각이 수행될 때, 상기 회절 노광이 수행된 영역(seal pattern 영역)에 남아 있는 포토 아크릴 막(430)이 제거되어 보호막(420)이 노출되게 된다.
이와 같이, 회절 노광 시에 남게되는 포토 아크릴 막(430)에 대한 두께를 적절히 조정함으로써, 상기 포토 아크릴 막(430)에 대한 식각 진행 시에, 상기 보호막(420)이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고 알려진 바와 같이, 상기 회절 노광이 수행된 영역인 실링 영역 하부의 보호막(420) 일부 영역에는 상기 패드부(440)와 TFT 어레이의 전기적 연결을 위한 패드 링크부(미도시)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 포토 아크릴 막(430)에 대한 식각 진행 시에, 상기 보호막(420)이 손상되지 않음으로써, 상기 보호막(420) 하부에 마련된 패드 링크부가 보호될 수 있다. 이에 따라, 상기 패드부(440)와 TFT 어레이는 안정적인 연결을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 회절 노광이 수행된 영역의, 상기 보호막(420)이 노출된 소정 영역 (seal pattern 영역)에 실링재(도 3의 350 참조)를 분포시키고, 상기 칼라 필터 기판(360)과 상기 보호막(320)(420)을 합착시킴으로써, 액정 표시 패널을 형성하게 된다.
이와 같은 과정을 통하여 액정 표시 패널을 형성함으로써, 상기 실링재(350)와 칼라 필터 기판(360) 간의 접착력과, 상기 실링재(350)와 보호막(320) 간의 접착력을 증가시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 액정 표시 패널에 주입되는 액정이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 실링재(350)가 위치될 소정 영역(seal pattern 영역)의 포토 아크릴 막(430)을 식각함에 있어, 콘택 홀 형성 과정과 별도의 식각 공정을 통하여 상기 보호막(420)이 노출되도록 할 수도 있다. 그러나, 이상에서 설명한 완전 노광 및 회절 노광을 동시에 수행하는 경우에는, 상기 실링 영역에 대한 포토 아크릴 막 (430)을 식각함에 있어 별도의 마스크와 식각 공정이 필요하지 않게 되는 장점이 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 광 반응성 유기 절연막을 사용하여 액정 표시 패널을 형성함에 있어, 콘택 홀 형성 영역에서는 완전 노광을 수행하고, 실링 영역에서는 회절 노광을 수행함으로써, 주입된 액정에 대한 실링 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래 액정 표시 장치의 패널부 실링 영역을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 패널부 실링 영역을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 패널부 실링 영역 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200... 액정 표시 패널 210, 310, 410... TFT 기판
220, 320, 420... 보호막 230, 330, 430... 포토 아크릴 막
240, 340, 440... 패드부 250, 350... 실링재
260, 360... 칼라 필터 기판

Claims (6)

  1. 영상 표시를 위한 칼라 필터가 배열되어 있는 칼라 필터 기판과;
    상기 칼라 필터 기판과의 합착을 통하여 액정 표시 패널을 형성하며, 상기 액정 표시 패널에 대하여 전기적 신호를 전달하고, 제어하는 역할을 수행하는 TFT 어레이가 형성된 TFT 기판과;
    상기 TFT 어레이 위에 적층 형성되며, 상기 TFT 어레이를 보호하는 무기 보호막과;
    상기 무기 보호막 위의 소정 영역에 마련되며, 상기 무기 보호막과 상기 칼라 필터 기판을 합착시키기 위한 실링재; 및
    상기 무기 보호막 위에 적층 형성되며, 상기 실링재가 마련되지 않는 영역에 적층 형성된 광 반응성 유기 절연막; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 반응성 유기 절연막은 포토 아크릴로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 기판 위에 TFT를 형성하고, 그 상부에 보호막을 적층 형성하는 단계와;
    상기 보호막 위에 광 반응성 유기 절연막을 적층 형성하는 단계와;
    상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 노광을 수행함에 있어, 상기 TFT의 드레인 전극과의 전기적 연결을 위한 콘택홀 형성을 위하여 상기 드레인 전극 상부 영역에 대해서는 완전 노광을 수행하며, 추후 실링재가 분포될 상기 기판의 외곽 둘레부 영역은 회절 노광을 수행하는 단계와;
    노광된 상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 현상 및 식각 공정을 수행하여, 상기 드레인 전극 상부의 보호막을 제거하여 콘택홀을 형성하고, 상기 회절 노광이 수행된 영역은 상기 보호막이 노출되도록 하는 단계; 및
    상기 보호막이 노출된 영역에 실링재를 분포시키고, 상기 실링재를 통하여 칼라 필터 기판을 합착시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 회절 노광이 수행되는 단계에 있어, 상기 회절 노광이 수행되는 영역은 소정 두께의 광 반응성 유기 절연막이 남도록 노광이 수행되며, 그 소정 두께는 상기 보호막에 대한 식각 속도와 상기 광 반응성 유기 절연막에 대한 식각 속도를 감안하여 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 광 반응성 유기 절연막은 포토 아크릴로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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