KR100632729B1 - 액정 표시 패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 액정 표시 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기판 상에 복수의 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 복수의 컬럼 스페이서 중에서 불량 컬럼 스페이서를 검출하는 단계와; 상기 검출된 불량 컬럼 스페이서를 제거하는 단계와; 상기 불량 컬럼 스페이서가 제거된 위치에 비드 스페이서를 부착하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 컬럼 스페이서 형성 과정에서 발생된 불량 컬럼 스페이서를 수선할 수 있게 된다.

Description

액정 표시 패널의 제조방법 {METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제조방법에 의해 형성된 액정 표시 패널의 요부 단면도,
도 2는 도 1의 제2 기판의 단면도,
도 3a 내지 도 3f는 도 2의 제2 기판을 제조하는 각 단계를 순서대로 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제조방법에 의해 형성된 제2 기판의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 박막 트랜지스터 110 : 제1 기판
121 : 게이트 전극 130 : 게이트 절연막
140 : 반도체층 161 : 소스 전극
162 : 드레인 전극 170 : 보호막
172 : 접촉구멍 180 : 화소 전극
210 : 제2 기판 220 : 블랙 매트릭스
230 : 컬러필터 240 : 오버코트층
280 : 공통 전극 291 : 컬럼 스페이서
293 : 비드 스페이서 296 : 삽입홈
본 발명은, 액정 표시 패의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액정 표시 패널을 구성하는 양 기판의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서가 불량일 때 이를 수선하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel)은 매트릭스(Matrix)형태로 배열된 액정 셀들의 광 투과율을 화상 신호 정보에 따라 조절하여 화상을 형성하게 된다.
액정 표시 패널은 박막 트랜지스터 기판과, 박막 트랜지스터 기판에 대향되도록 상호 부착된 컬러필터 기판과, 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 사이의 공간에 형성된 액정층과, 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 사이의 간격을 유지하는 스페이서를 포함하여 구성된다. 이러한 스페이서로는 컬럼 스페이서가 많이 사용되고 있다.
컬럼 스페이서는 통상 컬러필터 기판 상에 대략 원통, 원뿔대 또는 반구와 유사한 형상으로 형성되며, 박막 트랜지스터 기판에 형성된 박막 트랜지스터 또는 게이트 라인에 대응되도록 배치된다.
그러나, 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통해 컬러필터 기판 상에 컬럼 스페이서를 형성하는 과정에서 불량의 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다. 즉, 마스크의 스페이서 형성 패턴이 손상되거나 이물질이 끼게 되면, 이를 사용하여 형성된 컬럼 스페이서는 불량이 되는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 불량의 컬럼 스페이서가 발생될 경우 컬러필터 기판 전체를 폐기하고 있어 경제적인 손실이 큰 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 컬럼 스페이서 형성 과정에서 발생된 불량 컬럼 스페이서를 수선하는 방법을 포함한 액정 표시 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
삭제
상기 목적은, 본 발명에 따라, 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서, 기판 상에 복수의 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 복수의 컬럼 스페이서 중에서 불량 컬럼 스페이서를 검출하는 단계와; 상기 검출된 불량 컬럼 스페이서를 제거하는 단계와; 상기 불량 컬럼 스페이서가 제거된 위치에 비드 스페이서를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 불량 컬럼 스페이서의 제거는 연마공정을 통해 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 비드 스페이서는 고착형인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 비드 스페이서가 부착될 위치에 삽입홈을 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서, 상기 비드 스페이서가 부착될 위치에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
삭제
여기서, 상기 접착제는 자외선 경화성 재질을 포함하여 만들어진 것이 바람직하다.
이러한 액정 표시 패널의 제조방법에 의해, 컬럼 스페이서 형성 과정에서 발생된 불량 컬럼 스페이서가 수선된 액정 표시 패널을 제조할 수 있게 된다.
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이하에서 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널의 제조방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
또한, 본 명세서에서 도시되는 액정 표시 패널은 5매 마스크 공정으로 형성된 비정질 실리콘(a-Si) 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하고, 컬럼 스페이서를 갖는 액정 표시 패널을 실시예로 하여 특징을 부각하여 개략적으로 도시하기로 한다.
먼저, 도 1 및 도 2을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 패널의 제조방법에 의해 형성된 액정 표시 패널의 구조에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
액정 표시 패널은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(10)가 다수 형성된 제1 기판(110)과, 제1 기판(110)과의 간격을 유지하기 위해 돌출 형성된 복수의 컬럼 스페이서(291) 중에서 불량 컬럼 스페이서(292)를 대체하여 부착된 비드 스페이서(293)를 가지고 제1 기판(110)에 대향 배치된 제2 기판(210)과, 제1 기판(110) 및 제2 기판(210) 사이에 채워진 액정층(300)을 포함한다.
제1 기판(110)에 대해 상세히 설명하면, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 제1 기판(110)은 매트릭스 형태로 형성된 복수의 게이트 라인(120) 및 복수의 데이터 라인(미도시)과, 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)의 교차점에 형성된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)(10)와, 박막 트랜지스터(10)와 연결된 화소 전극(180)을 포함한다. 이 박막 트랜지스터(10)를 통해 화소 전극(180)과 후술할 제2 기판의 공통 전극(280) 사이의 액정층(300)에 신호전압이 인가되며, 액정층(300)은 이 신호전압에 따라 정렬되어 광 투과율을 정하게 된다.
박막 트랜지스터(10)는 게이트 전극(121), 게이트 절연막(130), 반도체층(140), 저항성 접촉층(151, 152), 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)을 포함한다. 이 게이트 전극(121)은 게이트 라인(120)으로부터 분기되어 형성된다.
게이트 절연막(130)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등의 절연물질로 이루어지며 게이트 라인(미도시) 및 게이트 전극(121)이 형성된 제1 기판(110)의 전면에 적층된다. 그리고, 게이트 전극(121)이 위치한 게이트 절연막(130) 상에는 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(140)과 n형 불순물이 고농도 도핑된 n+ 수소화 비정질 실리콘으로 이루어진 저항성 접촉층(151, 152)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 저항성 접촉층(151, 152)은 게이트 전극(121)을 중심으로 양쪽으로 분리되 어 있다. 또한, 전술한 실시예와 달리, 반도체층(140)은 폴리 실리콘으로 형성할 수도 있음은 물론이다.
데이터 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)에서 분기된 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 게이트 절연막(130) 및 저항성 접촉층(151, 152) 상에 형성되어 박막 트랜지스터(10)를 구성한다.
여기서, 게이트 라인(미도시), 게이트 전극(121), 데이터 라인(미도시), 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162) 등을 포함하는 각 배선은 금속 또는 합금의 단일층으로 이루어져 있다. 그러나, 각 금속 또는 합금의 단점을 보완하고 원하는 물성을 얻기 위하여 다중층으로 형성하는 경우가 많다. 일예를 들면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 하부층으로 사용하고 크롬이나 몰리브덴을 상부층으로 사용하는 것이다. 이는 하부층에는 배선저항에 의한 신호저항을 막기 위해 비저항이 작은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하고, 상부층에는 화학약품에 의한 내식성이 약하며 쉽게 산회되어 단선이 발생되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 단점을 보완하기 위해 화학약품에 대한 내식성이 강한 크롬이나 몰리브덴을 상부층으로 형성하는 것이다. 근래에는 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 등이 배선재료로 각광받고 있으며, 대부분 다중층으로 사용되고 있다.
박막 트랜지스터(10)가 형성된 제1 기판(110) 상에는 감광성 물질로 이루어진 보호막(170)이 적층된다. 즉, 보호막(170)은 질화규소(SiNx), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법에 의하여 증착된 a-Si:C:O막 또는 a-Si:C:F막(저유전율 CVD막) 및 아크릴계 유기 절연막 등으로 이루어진다. 보호막(170)에는 박막 트랜지스터(10)의 드레인 전극(162) 또는 경우에 따라서 소스 전극(161)의 일부분을 노출시키기 위한 접촉구멍(172)이 형성된다.
보호막(170) 및 접촉구멍(172) 상에는 화소 전극(180)이 형성된다. 화소 전극(180)은 접촉구멍(172)을 통해 드레인 전극(162)에 접속됨으로써, 박막 트랜지스터(10)와 화소 전극(180)이 전기적으로 연결된다. 화소 전극(180)은 반사형 액정 표시 패널의 경우에는 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 고반사율을 갖는 반사 도전막으로 형성되며, 투과형 액정 표시 패널의 경우에는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전막으로 형성된다. 반사-투과형 액정 표시 패널의 경우에는 화소 전극(180)이 상기한 투명 도전막 및 반사 도전막이 적층된 구조로 형성된다.
또한, 도시되지는 않았으나, 제1 기판(110)은 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)의 단부에 연결되어 구동신호를 공급하기 위해 형성된 회로부(미도시)를 포함하기도 한다.
제2 기판(210)에 대해 상세히 설명하면, 제1 기판(110)과 같은, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 제2 기판(210)은 개구부를 가지도록 스트라이프 또는 격자형상으로 형성된 블랙 매트리스(220)와, 블랙 매트릭스(220)의 개구부에 각각 형성된 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터(230)와, 컬러필터(230) 및 컬러필터(230)가 덮고 있지 않은 블랙 매트릭스(220) 상에 형성된 오버코트층(240)과, 오버코트층(240) 상에 형성된 공통 전극(280)과, 블랙 매트 릭스(220) 상의 공통 전극(280) 위에 형성되며 전술한 제1 기판(110)의 박막 트랜지스터(10) 또는 게이트 라인(미도시)에 대응되도록 배치되어 제1 기판(110)과 제2 기판(210)의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서(291) 및 불량 컬럼 스페이서(292)를 대체하는 비드 스페이서(293)를 포함한다.
블랙 매트릭스(220)는 적색, 녹색 및 청색(RGB)의 컬러필터(230) 사이를 구분하여 인접한 화소 사이의 빛샘 현상을 막고, 박막 트랜지스터(10)에 빛이 입사되는 것을 막아 화질의 불량을 방지한다. 이러한 블랙 매트릭스(220)는 크롬, 크롬 옥사이드 및 크롬 나이트라이드 등의 단일 또는 이들이 조합된 다중의 금속층으로 만들어지거나, 빛을 차단하기 위해 검은색 계통의 안료가 첨가된 감광성 유기물질로 만들 수 있다. 여기서, 검은색 계통의 안료로는 카본블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 사용할 수 있다.
컬러필터(230)는 블랙 매트릭스(220)의 개구부에 각각 적색, 녹색 및 청색이 반복되어 형성되며, 액정층(300)을 통과한 빛에 색을 부여하는 역할을 하게 된다. 이러한 컬러필터(230)는 착색 감광성 유기물질로 공지의 안료분산법을 이용하여 만들어진다.
오버코트층(240)은 컬러필터(230)를 보호하는 역할을 하며, 재질로는 아크릴계 에폭시재료가 많이 사용된다.
공통 전극(280)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 이러한 공통 전극(280)은 제1 기판(110)의 화소 전극(180)과 함께 액정층(300)에 직접 신호전압을 인가하게 된다.
컬럼 스페이서(291)는 제2 기판(210) 상에서 대략 원통, 원뿔대 또는 반구와 유사한 형상으로 돌출 형성되어, 제1 기판(110)과의 간격을 유지하게 된다. 이러한 컬럼 스페이서(291)는 제1 기판(110)에 형성된 박막 트랜지스터(10), 게이트 라인(미도시), 데이터 라인(미도시) 또는 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 대응되게 배치될 수 있도록 형성된다. 그리고, 컬럼 스페이서(291)는 아크릴 등의 열경화성수지와 같은 탄성력을 갖는 재질을 포함하여 만들어진다.
비드 스페이서(293)는 복수의 컬럼 스페이서(291) 중에서 불량 컬럼 스페이서(292)를 제거하고 그 위치에 부착된다. 또한, 비드 스페이서(293)는 고착형을 사용하는 것이 용이하게 부착 고정되기 쉬우므로 바람직하다. 마찬가지로 이유로 부착될 위치에 삽입홈(296)을 마련하여 비드 스페이서(293)의 부착을 보다 용이하게 할 수 있다. 이러한 비드 스페이서(293)는 플라스틱 재질을 포함하여 만들어진다.
이러한 제1 기판(110)과 제2 기판(210)은 실런트(미도시)를 이용하여 상호 접합되며, 양 기판(110, 210) 사이의 공간에는 액정층(300)이 형성된다.
다음, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 전술한 바와 같이 도 1 및 도 2에서 도시된 구조를 갖는 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서, 제1 기판(110)은 공지의 방법으로 제조되며, 본 발명에 따라 제2 기판(210)의 제조방법을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a에서 도시된 바와 같이, 제2 기판(210) 상에 블랙 매트릭스(220)를 형성한다. 블랙 매트릭스(220)는 게이트 라인(120)과 데이터 라인(160)의 상부에 위치하도록 형성되는 것이 일반적이다.
블랙 매트릭스(220)의 형성과정을 좀더 자세히 설명하면, 감광성 유기물질에 카본 블랙 또는 티타늄 옥사이드와 같은 검은색 계열의 안료를 첨가하여 블랙 매트릭스 감광액을 만든 다음, 이 블랙 매트릭스 감광액을 제2 기판(210)상에 도포하고 노광, 현상 및 베이크 공정을 거쳐 개구부를 갖는 블랙 매트릭스(220)를 완성한다.
이어, 블랙 매트릭스(220)와 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있지 않은 제2 기판(210) 상에 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색상을 가지는 컬러필터 감광액을 도포한 다음, 마찬가지로 노광, 현상 및 베이크 공정을 거쳐서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색상을 가지는 컬러필터(230)를 형성한다.
나머지 색상을 가지는 컬러필터 감광액으로 전술한 과정을 반복하여 적색, 녹색 및 청색(RGB)이 블랙 매트릭스(220)의 개구부에 각각 형성된 컬러필터(230)가 완성된다. 여기서, 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터(230)는 각각 동일한 마스크를 이용하여 노광할 수 있다.
다음, 도 3c에서 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(220)와 컬러필터(230)의 상부에는 오버코트층(240)을 형성하고, 그 위에 다시 공통 전극(280)을 형성한다. 오버코트층(240)은 컬러필터(230)를 보호하고 제2 기판(210)을 평탄화하며, 주로 아크릴계 에폭시재료를 사용하여 만들어지게 된다. 공통 전극(280)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질을 스퍼터링 방법에 의해 오버코트층(240) 상부에 증착시켜 형성하게 된다. 여기서, 공통 전극(280)을 200℃이상의 산소존재 하에서 어닐링하여 공통 전극 결정을 성장시켜 막질을 강화하고 빛의 투과도를 향상시킬 수 있다.
다음, 아크릴 등 열경화성수지에 광반응개시제와 기타 부가용제를 함께 용해하여 만들어진 감광성 유기절연막을 제2 기판(210) 상에 도포한다. 이어서, 마스크를 이용하여 감광성 유기절연막을 노광하고, 현상 및 베이크 공정을 거쳐서 패터닝하여 양 기판(110, 210)의 간격을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(291)를 형성한다.
이렇게 마스크를 이용하여 컬럼 스페이서(291)를 형성하는 과정에서, 도 3d에서 도시된 바와 같이, 이물질이 끼거나 스페이서 형성 패턴이 손상된 마스크를 사용하여 컬럼 스페이서(291)를 형성하게 되면 불량이 발생될 수 있다.
이러한 불량 컬럼 스페이서(292)를 검출한 다음, 도 3e에서 도시된 바와 같이, 연마기를 이용한 연마공정으로 제거한다. 그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이, 제거된 컬럼 스페이서(292) 위치에 삽입홈(296)을 형성한다.
다음, 앞서 도시한 도 2에서 도시된 바와 같이, 비드 스페이서(293)를 불량 컬럼 스페이서(292)를 제거하고 삽입홈(296)을 형성한 위치에 부착 고정하여 컬럼 스페이서(291)의 기능을 대신하게 한다. 여기서, 비드 스페이서(293)는 용이하게 부착되기 위해 고착형인 것이 바람직하다.
전술한 바람직한 실시예에서처럼, 반드시 삽입홈(296)을 형성해야하는 것은 아니며, 불량 컬럼 스페이서(292)가 제거된 위치에 삽입홈(296)이 형성되지 않고 비드 스페이서(293)가 바로 부착되어도 무방하다. 또한, 비드 스페이서(293)도 반드시 고착형에만 한정되지 않음은 물론이다.
이렇게 완성된 제2 기판(210)은 컬럼 스페이서(291) 또는 비드 스페이서(293)가 박막 트랜지스터(10), 게이트 라인(미도시), 데이터 라인(미도시) 또는 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 대응되도록 제1 기판(110)에 대해 대향 배치되고, 실런트(미도시)를 이용하여 제1 기판(110)과 접합되며, 제1 기판(110)과 제2 기판(210) 사이의 공간에 진공 주입 방법으로 액정이 주입되어 액정층(300)을 형성할 수도 있고, 액정 적하 방식을 통해 액정층(300)을 형성할 수도 있다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 패널의 제조방법에 의하면, 불량 컬럼 스페이서(292)가 발생되어도 제2 기판(210) 전체를 폐기하지 않고, 불량 컬럼 스페이서(292)를 수선하여, 즉 불량 컬럼 스페이서(292)를 제거하고 비드 스페이서(293)로 대체하여 사용함으로써, 경제적 손실을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 패널의 제조방법을 살펴보면, 도 4에서 도시된 바와 같이, 불량 컬럼 스페이서(292)가 제거되고 비드 스페이서(293) 가 부착될 위치에 접착제(298)를 도포하는 단계를 더 포함한다. 즉, 비드 스페이서(293)가 안정적으로 부착되기 위해 별도의 접착제(298)를 도포하고, 이 접착제(298)를 통해 비드 스페이서(293)를 보다 견고하게 부착 고정하게 된다.
여기서, 접착제(298)는 자외선 경화성 재질을 포함하여 만들어지며, 접착제(298)를 도포한 다음 비드 스페이서(293)를 부착하고 자외선 경화과정을 거쳐 고정된다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 패널의 제조방법에 의하면, 접착제(298)를 사용하여 비드 스페이서(293)를 보다 안정적으로 부착 고정할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 컬럼 스페이서 형성 과정에서 발생된 불량 컬럼 스페이서가 수선된 액정 표시 패널의 제조방법이 제공된다.

Claims (11)

  1. 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서,
    기판 상에 복수의 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 복수의 컬럼 스페이서 중에서 불량 컬럼 스페이서를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 불량 컬럼 스페이서를 제거하는 단계와;
    상기 불량 컬럼 스페이서가 제거된 위치에 비드 스페이서를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불량 컬럼 스페이서의 제거는 연마공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비드 스페이서는 고착형인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비드 스페이서가 부착될 위치에 삽입홈을 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비드 스페이서가 부착될 위치에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착제는 자외선 경화성 재질을 포함하여 만들어진 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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