KR100502805B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

절연 기판 위에 게이트 전극이 형성되어 있고, 그 위에 절연막, 반도체층이 형성되어 있으며, 그 위에 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 분리되어 있는 소스 및 드레인 전극이 형성되어 있다. 그 위에 보호막이 형성되어 있으며, 그 위에 보호막에 형성되어 있는 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극이 형성되어 있다. 소스 및 드레인 전극 위의 보호막 위에 절연재로 이루어진 스페이서가 고정되어 있다.
위와 같은 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 하부 기판으로 하는 액정 표시 장치에서는, 스페이서가 하부 기판 위에 절연재로 형성되어 있어 종래의 액정 표시 장치에서처럼, 스페이서를 따로 산포하지 않아도 되므로, 스페이서가 액정 사이에 위치함으로 인해 발생하는 불량을 방지할 수 있으며, 따라서, 액정 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신뢰성을 향상시킨 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하는 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 위치한 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 빛의 투과와 차단을 조절하여 표시 기능을 수행한다.
그러면, 도면을 참고로 하여 종래 기술에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면도로서, 도 1을 참고로 하여 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.
투명한 하부 절연 기판(1) 위에 박막 트랜지스터(2) 및 배선, 전극 등이 형성되어 있고, 하부 기판(1)에 대응하는 상부 기판(4)에는 컬러 필터(5)와 블랙 매트릭스(6) 등이 형성되어 있으며, 그 위에 공통 전극(7)이 형성되어 있다. 상부 기판(1) 및 하부 기판(4)에는 액정을 배향하기 위한 배향막(3, 8)이 각각 형성되어 있고, 두 기판(1, 4)은 일정한 간격(gap)을 두고 접착제(11)에 의해 서로 고정되어 결합하고 있으며, 그 사이에는 액정(10)과 두 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서(9)가 주입되어 있다.
위와 같은 구조를 가진 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, 투명 절연 기판(1) 위에 박막 트랜지스터(2), 배선 및 전극 등을 형성한 후, 그 위에 배향막(3)을 전면에 걸쳐 형성한다.
한편, 또 다른 투명 절연 기판(4) 위에 컬러 필터(5)와 블랙 매트릭스(6)등을 형성한 후, 그 위에 공통 전극(7) 및 배향막(8)을 차례로 형성한다. 다음, 위의 두 기판(1, 4)을 결합하기 위한 접착제(11)를 하나의 기판 위에 인쇄하고 또 다른 기판 위에는 두 기판 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(9)를 산포한다. 다음, 두 기판(1, 4)을 조립하여 셀을 형성한 후, 두 기판(1, 4) 사이의 간격의 정밀도를 향상시키기 위해 열과 압력을 이용하여 접착제를 경화시키는 프레스(press) 공정을 실시한다. 다음, 셀 내에 진공 주입법을 이용하여 액정(10)을 주입한다.
한편, 위와 같은 제조 방법에서 스페이서를 산포하기 위해서는 습식 산포 방식 또는 건식 산포 방식을 이용하는데, 이러한 방식으로 산포할 경우, 산포의 불균열성 또는 스페이서의 뭉침 등이 발생할 수 있고, 접착제를 경화하기 위한 프레스 공정에서 기판에 압력이 가해질 때, 강도가 센 재료로 이루어져 있는 스페이서가 박막 트랜지스터 기판의 절연막을 파괴하여 게이트선 및 데이터선의 단락이 발생할 수 있다. 또한, 화소 전극 위 등 표시 영역에 위치하는 스페이서는 액정 사이에서 이물질로서 작용하여 이상 배향의 원인이 되어 스페이서 주변에 광 누설(leak)을 유발하기 쉽다. 이와 더불어 액정의 동작 불량 여부를 확인하는 신뢰성 시험인 진동 시험에서 스페이서가 진동에 의해 이동하게 되고, 이 때, 표면 경도가 높은 스페이서가 배향막 표면을 긁어 흠집을 내며, 결과적으로, 액정 표시 장치의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 신뢰성을 향상시킨 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 박막 트랜지스터 기판의 소스 및 드레인 전극 위에 절연재로 구성된 스페이서를 형성한다.
하부 기판 위에 통상의 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성한 후, 절연재로 이루어진 스페이서막을 형성하고, 그 위에 감광막을 도포한 후, 사진 공정을 거쳐 패턴을 형성하고 스페이서막을 식각한다. 다음, 남아있는 감광막을 제거하여 소스 및 드레인 전극 위에 스페이서를 형성한다.
이와 같은 방법으로 형성된 스페이서는 컬러 필터 기판의 블랙 매트릭스 위치와 대응하는 부분에 형성되므로, 스페이서 주위에 위치한 액정의 이상 배향으로 인한 광 리크가 발생하지 않게 되며, 셀 갭을 조절하거나 신뢰성 향상의 측면에서 종래 기술에서의 스페이서보다 바람직하다.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
먼저, 도 2를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.
투명 하부 절연 기판(20) 위에 게이트 전극(30)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(40)이 형성되어 있다. 게이트 전극(30)에 해당하는 위치의 게이트 절연막(40) 위에는 비정질 규소층(50)이 형성되어 있고, 그 위에는 도핑된 비정질 규소층(51)이 형성되어 있다. 이 때, 도핑된 비정질 규소층(51)은 게이트 전극(30)에 대하여 두 부분으로 분리되어 있다. 그 위에는 소스 전극(61) 및 드레인 전극(62)이 형성되어 있고, 그 위에는 드레인 전극(62)의 일부를 노출시키는 접촉구(A)를 가지고 있는 보호막(70)이 전면적에 걸쳐 형성되어 있다. 그 위에는 화소 전극(80)이 접촉구(A)를 통해 드레인 전극(62)과 연결되어 형성되어 있고, 소스 전극(61) 및 드레인 전극(62) 위의 보호막(70) 위에는 절연재로 이루어진 스페이서(90)가 고정되어 있으며, 그 위에 배향막(100)이 전면에 걸쳐 도포되어 있다.
하부 기판(40)에 대응하는 투명한 상부 절연 기판(110) 위에는 컬러 필터(120)가 형성되어 있고, 그 위에는 컬러 필터(120) 사이의 빛 샘을 방지하는 블랙 매트릭스(130)가 형성되어 있다. 그 위에는 공통 전극인 ITO층(140)이 형성되어 있고 그 위에는 배향막(150)이 도포되어 있다.
위의 구조에서 블랙 매트릭스(130) 위에 형성된 배향막(150)은 박막 트랜지스터 위에 형성된 스페이서(90) 부분의 배향막(100)과 접촉한다.
이러한 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 하부 기판으로 하는 액정 표시 장치에서는, 절연재로 이루어진 스페이서(90)가 소스 전극(61) 및 드레인 전극(62) 위에 고정되어 있어, 스페이서(90)가 화소 전극 위 등의 표시 영역에 존재하지 않고 상부 기판의 블랙 매트릭스와 대응하는 위치에 위치하게 되므로, 스페이서(90) 주변의 이상 배향으로 인한 광 리크가 시인되지 않는다.
위와 같은 구조를 갖는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, 투명한 절연 기판 위에 게이트 전극 등을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막, 비정질 규소층 및 도핑된 비정질 규소층을 차례로 적층한다. 다음, 도핑된 비정질 규소층 및 비정질 규소층을 사진 식각 공정을 거쳐 패터닝한 후, 그 위에 금속층을 형성한다. 다음, 금속층을 패터닝하여 게이트 전극에 대하여 양쪽으로 분리되어 있는 소스 및 드레인 전극을 형성한다. 이어, 소스 및 드레인 전극 바깥으로 노출되어 있는 도핑된 비정질 규소층을 식각하고, 보호막을 적층한 다음, 보호막을 식각하여 드레인 전극의 일부를 노출시키는 접촉구를 형성한다. 다음, ITO층을 형성한 후, 패터닝하여 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다. 다음, 화학 기상 증착 또는 스퍼터링 방법으로 절연재를 도포한 후, 사진 공정을 통하여 소스 및 드레인 전극 위에 각각의 패턴을 형성한다. 다음, 절연재를 식각한 후, 감광막을 제거하여 스페이서를 형성하고, 그 위에 배향막을 도포한다.
이와 같이 형성된 하부 기판과 통상의 방법으로 형성된 상부 기판을 조립하여 블랙 매트릭스 부분의 배향막이 스페이서 부분의 배향막과 접촉하도록 한다.
위와 같이, 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 한 번의 사진 식각 공정을 더 추가하여 절연재로 이루어진 스페이서를 액정 표시 장치용 기판의 박막 트랜지스터 부분에 고정함으로써, 스페이서로 인한 불량이 발생하지 않고 셀 갭을 유지할 수 있어, 액정 표시 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 스페이서가 액정 사이에 위치하지 않고 하부 기판의 소스 전극 및 드레인 전극 위에 각각 고정함으로써, 셀 갭을 유지하면서도, 액정에 대 한 이물질로 작용하여 발생하는 불량 등을 방지할 수 있고, 스페이서가 상부 기판의 블랙 매트릭스와 대응하는 위치에 형성되어 있으므로, 스페이서 주변에서의 광 리크가 시인되지 않으며, 프레스 공정에서 강도가 센 스페이서로 인해 발생하는 게이트선 또는 데이터선의 단락 등을 방지할 수 있어, 결과적으로, 액정 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.

Claims (3)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극.
    상기 게이트 전극을 덮고 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 상기 게이트 전극에 대응하는 위치에 형성되어 있는 비정질 규소층 및 도핑된 비정질 규소층,
    상기 도핑된 비정질 규소층 위에 상기 게이트 전극을 중심으로 양쪽에 형성되어 있는 소스 및 드레인 전극,
    상기 소스 및 드레인 전극 위에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 가지고 있는 보호막,
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 소스 및 드레인 전극 위의 보호막 위에 고정되어 있는 스페이서
    를 포함하고,
    상기 스페이서는 절연재로 만들어진 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  2. 투명 절연 기판 위에 게이트 배선을 형성하는 단계,
    게이트 절연막, 비정질 규소층 및 도핑된 비정질 규소층을 차례로 적층하는 단계,
    상기 도핑된 비정질 규소층 및 비정질 규소층을 패터닝하는 단계,
    상기 게이트 전극에 대하여 양쪽으로 분리되어 있는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계,
    보호막을 적층하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 형성하는 단계,
    상기 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계,
    절연막을 증착하는 단계,
    상기 절연막을 패터닝하여 스페이서를 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 절연막은 화학 기상 증착 또는 스퍼터링 방법으로 증착하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
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