KR100652037B1 - 액정 디스플레이 패널 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼라 필터 전착시 별도의 마스크 및 추가 공정 없이 패드의 전기적인 부식을 방지하여 장치의 신뢰성을 향상시키는데 적당한 액정 디스플레이 패널 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 액정 디스플레이 패널 제조방법은 액티브 영역 및 패드 영역으로 정의된 TFT기판을 구비한 액정 디스플레이 패널에 있어서, 상기 TFT기판 상에 차광용 물질층을 형성하는 공정과, 상기 차광용 물질층을 패터닝하여 액티브 영역에는 차광막을 형성하고 씨일 패턴이 형성될 부위을 제외한 패드 영역에는 부식방지막을 형성하는 공정과, 상기 액티브 영역에 R,G,B 칼라 필터를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
칼라 필터, 전착, 부식

Description

액정 디스플레이 패널 제조방법{Method for fabricating liquid crystal display panel}
도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 패널 제조방법을 설명하기 위한 TFT기판의 평면도
도 2a 내지 2e는 종래 액정 디스플레이 패널 제조방법을 설명하기 위한 공정 평면도
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널 제조방법을 설명하기 위한 공정 평면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 게이트 배선 31a : 게이트 전극
31b : 게이트 패드 33 : 반도체층
35 : 데이터 배선 35a/35b : 소스/드레인 전극
35c : 데이터 패드 37 : 화소 전극
39 : 차광층 39a : 부식 방지막
41a,41b : 칼라 필터 43 : 씨일 패턴
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히, 액정 디스플레이 패널 제조방법에 관한 것이다.
정보통신분야의 급속한 발전으로 말미암아 원하는 정보를 표시해 주는 디스플레이산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보디스플레이 장치 중 CRT(cathode ray tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다. 하지만 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 욕구 때문에 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판디스플레이(flat panel display) 개발이 절실히 요구되고 있다. 이러한 평판디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선 등에 사용되는 디스플레이에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
현재 생산 혹은 개발된 평판디스플레이는 액정디스플레이(liquid crystal display : LCD), 전계발광디스플레이(electroluminescent display : ELD), 전계방출디스플레이(field emission display : FED), 플라즈마디스플레이(plasmadisplay panel : PDP) 등이 있다. 이상적인 평판디스플레이가 되기 위해서는 경중량, 고휘도, 고효율, 고해상도, 고속응답특성, 저구동전압, 저소비전력, 저코스트(cost) 및 천연색 디스플레이 특성 등이 요구된다.
일반적으로, 액티브 매트릭스 칼라 액정표시패널은 액티브 매트릭스 기판(이하, "TFT기판" 이라 칭함)과 칼라 필터 기판을 합착시켜 패널을 구성하는데 이때, 두 기판간에 부정합(misalign)이 일어날 경우, 이는 수율을 떨어뜨리는 직접적인 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 수율 저하를 방지하기 위한 방안으로 TFT기판상에 게이트 패드 및 데이터 패드에 전위를 인가하여 수용액내에서 안료를 전착시켜 칼라 필터를 형성하는 방법이 제안된 바 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 패널 제조방법을 설명하기로 한다.
도 1은 종래 액정 디스플레이 패널을 설명하기 위한 평면도로써, TFT를 완성한 후 즉, 칼라 필터 전착 전 상태를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 패널은 크게 액티브 영역과 패드 영역으로 구분된 TFT기판과 칼라 필터 기판(도시하지 않음)으로 구성되며, 상기 패드 영역은 게이트 패드 영역(Gpad)과 데이터 패드 영역(Dpad)으로 구분된다.
상기 TFT기판 상에는 데이터 배선(15)과 게이트 배선(11)이 종횡으로 배치되고, 그 교차 부위에는 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 배치된다. 그리고 상기 박막트랜지스터와 연결되도록 화소전극(도시되지 않음)이 배치되며 상기 화소 전극의 상부에는 전착법에 의해 R,G,B 칼라 필터(21a,21b)가 형성된다.
상기 게이트 패드 영역에는 게이트 구동회로(도시되지 않음)와 연결되어 구동신호를 상기 게이트 배선(11)으로 전달하는 게이트 패드(11b)가 구성되고, 상기 데이터 패드 영역에는 데이터 구동회로(도시되지 않음)와 연결되어 영상신호를 데이터 배선(15)으로 전달하는 데이터 패드(15c)가 구성된다.
참고적으로, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 게이트 패드(11b) 및 데이터 패드(15c)는 복수개 구성되며 그들 각각은 기판의 에지 부위에서 쇼팅 바(shorting bar)에 의해 연결되어 있으며, 상기 쇼팅 바는 TFT기판이 제작된 후에 제거된다.
한편, 액티브 영역의 게이트 배선(11) 및 데이터 배선(15) 그리고 박막트랜지스터(TFT)로의 빛의 투과를 방지하기 위한 블랙 매트릭스(19)가 더 배치된다.
여기서, 미설명한 도면부호 17a는 투명 도전막으로서, 상기 투명 도전막은 각각 패드와 외부의 구동회로를 전기적으로 연결하여 외부의 구동회로에서 인가되는 구동신호 및 영상신호를 상기 게이트 패드(11b) 및 데이터 패드(15c)를 통해 게이트 배선(11) 및 데이터 배선(15)으로 전달한다.
이와 같은 종래 액정 디스플레이 패널 제조방법을 도 2a 내지 2e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2e는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 패널이 제조방법을 설명하기 위한 평면 공정도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 액티브 영역과 게이트 패드 영역(Gpad) 및 데이터 패드 영역(도시되지 않음)으로 정의된 절연 기판 상에 금속을 스퍼터링(Sputtering)법으로 형성한 후 패터닝하여 액티브 영역에는 게이트 배선(11) 및 게이트 전극(11a)을 형성하고, 게이트 패드 영역에는 상기 게이트 배선(11)과 일체형으로 연장되는 게이트 패드(11b)를 형성한다.
이후, 게이트 패드(11b)를 포함한 절연 기판 상에 게이트 절연막(도시하지 않음)을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 형성한 후, 액티브 영역의 상기 게이트 전극(11a) 상부에 박막트랜지스터의 채널로 사용되는 반도체층(13)을 형성한다.
이후, 상기 게이트 절연막 상에 금속을 스퍼터링법으로 형성한 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 금속을 패터닝하여 상기 게이트 배선(11)과 교차하는 방향으로 데이터 배선(15)을 형성하고, 상기 반도체층(13) 상에 소스/드레인 전극(15a/15b)을 패터닝하며, 데이터 패드 영역(Dpad)에는 상기 데이터 배선(15)과 일체형으로 연장되는 데이터 패드(15c)를 형성한다.
이어서, 액티브 영역 및 패드 영역 상에 보호막(도시하지 않음)을 형성한 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 드레인 전극(15b)이 노출되도록 콘택홀을 형성하고, 상기 게이트 패드(11b) 및 데이터 패드(15c)가 노출되도록 오픈(Open)시킨 후, 전면에 투명한 도전성 물질을 형성한 후 패터닝하여 상기 드레인 전극(15b)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(17) 및 상기 게이트 패드(11b) 및 데이터 패드(15c)와 전기적으로 연결되는 투명도전막(17a)을 형성한다. 이때, 상기 투명한 도전성 물질로서는 통상 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용한다.
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 배선(11) 및 데이터 배선(15) 그리고 박막트랜지스터로 빛이 투과되는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(19)을 형성하면 TFT기판의 제작이 완료된다. 이때, 상기 패드 영역에는 게이트 패드(11b) 및 데이터 패드(15c)와 각각 연결되는 투명 도전막(17a)이 그대로 노출된 상태로 존재한다.
이후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 색표현을 위한 칼라 필터를 형성하기 위해 TFT기판을 수용액속에 담근 후, 제 1 색의 칼라 필터를 형성할 부위의 화소 영역내 게이트 전극 및 화소 전극에 전압을 인가하여 해당 화소 전극 상부에 제 1 색의 칼라 필터(21a)를 형성하고, 동일한 방법으로 제 2 색의 칼라 필터(21b) 및 제 3 색의 칼라 필터(도시하지 않음)를 형성한다.
이후, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 칼라 필터가 형성된 TFT기판 상에 씨일 패턴을 형성한 후 대향 기판(도시하지 않음)과 합착한 후, 액정을 봉입하면 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 패널의 제조공정이 완료된다.
그러나 상기와 같은 종래 액정 디스플레이 패널 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
전착법에 의한 칼라 필터를 형성하는 경우, 칼라 필터 안료가 수용액속에서 전착되는데, 상기 수용액은 부식의 성질을 가지므로 패드 영역의 노출된 투명도전막이 상기 수용액에 의해 부식된다.
즉, 게이트 패드 및 데이터 패드와 외부 구동회로를 연결하기 위한 투명도전막이 노출된 상태에서 칼라 필터를 전착할 경우, 칼라 필터 전착을 위한 수용액에 의해 상기 투명도전막이 전기적으로 부식되어 접촉 저항이 증가하게 되고 결국, 장치의 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
한편, 상기 투명도전막이 수용액에 의해 전기적으로 부식되는 것을 방지하기 위해 칼라 필터 전착전에 패드 영역을 마스킹하는 방법이 있으나, 이는 별도의 마스크 제작 및 추가 공정이 요구되므로 코스트(Cost) 측면에서 바람직하지 못하며 공정도 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 별도의 마스크 및 추가 공정이 없이 패드 영역의 투명도전막이 전기적으로 부식되는 것을 방지하여 장치의 신뢰성을 향상시키는데 적당한 액정 디스플레이 패널 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 디스플레이 패널 제조방법은 액티브 영역 및 패드 영역으로 정의된 TFT기판을 구비한 액정 디스플레이 패널에 있어서, 상기 TFT기판 상에 차광용 물질층을 형성하는 공정과, 상기 차광용 물질층을 패터닝하여 액티브 영역에는 차광막을 형성하고 씨일 패턴이 형성될 부위를 제외한 상기 패드 영역에는 부식 방지막을 형성하는 공정과, 상기 액티브 영역에 R,G,B 칼라 필터를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 액정 디스플레이 패널 제조방법은 TFT 기판을 완성한 후, 칼라 필터 전착시 전기적인 부식이 발생 가능한 영역 예컨대, 칼라 필터 전착을 위한 전위를 인가하는 패드 영역의 투명도전막 등을 마스킹하는 부식 방지막을 형성한다. 이때, 상기 부식 방지막의 물질은 액티브 영역에서 게이트 배선 및 데이터 배선 그리고 박막트랜지스터로 빛이 투과되는 것을 방지하기 위한 차광층과 동일한 물질로 사용하며, 상기 차광층을 형성할 때 동시에 형성한다. 따라서, 상기 전기적인 부식이 발생 가능한 영역만을 별도의 마스크를 이용하여 마스킹하지 않고 액티브 영역의 차광층을 형성할 때 사용되는 마스크를 사용하므로 별도의 마스크 제작이 필요치 않다.
한편, 게이트 배선과 게이트 패드 그리고 데이터 배선과 데이터 패드를 연결하는 연결부는 부식 방지막을 형성하지 않는데, 이는 씨일(Seal) 인쇄 후, 상판과 하판을 합착하는 경우에 발생 가능한 합착 불량을 미연에 방지하기 위함이다. 즉, 부식 방지막이 씨일재 인쇄 부위에도 형성될 경우 씨일재와 부식 방지막의 접착력 이 불량하여 상,하판간에 접착 불량을 일으킬 수 있으므로 부식 방지막을 형성함에 있어서 패드 영역의 전체에 걸쳐 형성하지 않고 적어도 씨일재 인쇄 부위에는 부식 방지막을 형성하지 않는다.
이와 같은 본 발명의 액정 디스플레이 패널 제조방법을 도 3a 내지 3e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 액정 디스플레이 패널 제조방법을 설명하기 위한 공정평면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 액티브 영역 및 패드 영역(게이트 패드 영역 및 데이터 패드 영역)으로 정의된 절연 기판 상에 Al, Mo, Cr, Ta 또는 Al합금 등과 같은 금속을 스퍼터링(Sputtering)법으로 형성한 후 패터닝하여 액티브 영역에는 게이트 배선(31) 및 게이트 전극(31a)을 형성하고, 게이트 패드 영역(Gpad)에는 상기 게이트 배선(31)과 일체형으로 연장되는 게이트 패드(31b)를 형성한다.
이후, 상기 게이트 배선(31) 및 게이트 전극(31a)을 포함한 절연 기판 전면에 실리콘질화물 또는 실리콘산화물 등을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 증착하여 게이트 절연막(도시하지 않음)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(31a) 상부의 게이트 절연막 상에 박막트랜지스터의 채널로 사용되는 반도체층(33)을 형성한다.
이어, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(33)을 포함한 절연 기판 전면에 Al, Mo, Cr, Ta 또는 Al합금 등과 같은 금속을 형성한 후 패터닝하여 액티브 영역에는 상기 게이트 배선(31)과 교차하는 방향으로 데이터 배선(35)을 형성하고, 상기 반도체층(33) 상에 박막트랜지스터의 소스/드레인 전극(35a/35b)을 형성한다. 그리고 데이터 패드 영역(Dpad)에는 상기 데이터 배선(35)과 일체형으로 연장되는 데이터 패드(35c)를 형성한다.
이어, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 소스/드레인 전극(35a/35b)을 포함한 액티브 영역 및 패드 영역 전면에 보호막(도시하지 않음)을 형성한 후, 드레인 전극(35b)이 노출되도록 콘택홀을 형성하고, 상기 패드 영역의 게이트 패드(31b) 및 데이터 패드(35c)를 오픈시킨다.
이후, 액티브 영역 및 패드 영역 전면에 투명한 도전성 물질 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide)를 형성한 후 패터닝하여 콘택홀을 통해 드레인 전극(35b)과 연결되는 화소 전극(37)을 형성하고, 상기 오픈된 게이트 패드(31b) 및 데이터 패드(35c)와 연결되도록 투명도전막(37a)을 형성한다. 이때, 상기 투명도전막(37a)은 각각 패드와 외부의 구동회로를 전기적으로 연결하여 외부의 구동회로에서 인가되는 구동신호 및 영상신호를 게이트 패드(31b) 및 데이터 패드(35c)를 통해 게이트 배선(31) 및 데이터 배선(35)으로 전달한다.
이어서, 액티브 영역 및 패드 영역의 전면에 블랙 수지와 같은 차광용 물질층을 형성한 후 패터닝하여 도 3d에 도시한 바와 같이, 액티브 영역에는 상기 게이트 배선(31) 및 데이터 배선(35) 그리고 박막트랜지스터로 빛이 투과되는 것을 차단하기 위한 차광층(39)을 형성하고, 동시에 게이트 패드 영역(Gpad) 및 데이터 패드 영역(Dpad)에는 외부의 구동회로와 상기 게이트 패드(31b) 및 데이터 패드(35c)를 전기적으로 연결시키는 투명도전막(37a)이 칼라 필터를 형성하기 위한 안료 전착시 수용액에 노출되어 전기적으로 부식되는 것을 방지하기 위한 부식방지막(39a)을 형성한다.
즉, 상기 화소 전극(37)을 포함한 전면에 차광용 물질을 형성한 후, 마스크를 이용하여 선택적으로 식각하는 것에 의해 액티브 영역에는 차광층(39)을, 패드 영역에는 부식 방지막(39a)을 패터닝한다. 여기서, 상기 차광용 물질층은 카본(Carbon) 계통의 유기 재료가 주로 사용된다.
이후, 절연 기판을 제 1 색의 칼라 필터를 형성하기 위한 수용액속에 담근 후 제 1 색의 칼라 필터를 형성할 부위의 화소부내 게이트 전극(31a) 및 화소 전극(37)에 전압을 인가하여 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 화소 전극(37) 상부에 제 1 색의 칼라 필터(41a)를 형성하고, 동일한 방법으로 제 2 색의 칼라 필터(41b) 및 제 3 색(도시되지 않음)의 칼라 필터를 형성한다.
참고로, 도면에는 제 1, 제 2 색의 칼라 필터(41a,41b) 및 제 3 색의 칼라 필터가 스트라이프 타입(Stripe type)으로 형성된 형태를 보여지나, 본 발명의 실시예는 상기 타입에 한정되지 않는다.
이후, 상기 절연 기판 상에 씨일 패턴(43)을 형성한 후, 대향 기판과 합착하고 상기 절연 기판과 대향기판과의 사이에 액정층을 형성하면, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널 제조공정이 완료된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정 디스플레이 패널 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 게이트 패드 및 데이터 패드와 외부 구동회로를 연결하기 위한 투명도전막의 상부에 부식방지막을 형성하므로 전착법으로 칼라 필터를 형성하는 경우, 상기 투명도전막 수용액에 노출되지 않으므로 수용액에 의한 전기적인 부식이 발생할 염려가 없어 접촉 저항을 개선시킬 수 있고 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 액티브 영역의 차광막을 형성할 때 사용되는 마스크를 이용하여 패드 영역에 부식 방지막을 형성하므로 상기 부식 방지막을 형성하기 위해 별도의 마스크를 제작한다거나 별도의 추가 공정이 필요치 않아 코스트(Cost)를 절감할 수 있으며 공정을 간소화할 수 있다.
셋째, 씨일 패턴이 형성될 부위에는 부식 방지막을 형성하지 않아 상,하판의 원할한 접착을 유도하여 접착 불량에 의해 발생할 수 있는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 액티브 영역 및 패드 영역으로 정의된 TFT기판을 구비한 액정 디스플레이 패널에 있어서,
    상기 TFT기판 상에 차광용 물질층을 형성하는 공정;
    상기 차광용 물질층을 패터닝하여 액티브 영역에는 차광막을 형성하고 씨일 패턴이 형성될 부위를 제외한 패드 영역에는 부식 방지막을 형성하는 공정;
    상기 액티브 영역에 R,G,B 칼라 필터를 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 TFT기판을 형성하는 공정은,
    절연 기판 상에 게이트 배선, 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 게이트 패드를 형성하는 공정과,
    상기 게이트 패드를 포함한 절연 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 공정과,
    상기 게이트 절연막상에 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 데이터 배선을 형성하고, 박막트랜지스터의 소스/드레인 전극을 형성하는 공정과,
    상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성한 후 상기 드레인 전극이 노출되도록 콘택홀을 형성하고 상기 게이트 패드 및 데이터 패드를 노출시키는 공정과,
    상기 보호막상에 투명한 도전성 물질층을 형성한 후, 패터닝하여 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극 및 상기 게이트 패드 및 데이터 패드와 연결되는 투명도전막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 칼라 필터는 전착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차광용 물질층은 유기 재료로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 부식 방지막은 상기 차광막과 동일 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막과 부식 방지막은 동일한 마스크를 이용하여 패터닝하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  7. 절연 기판상에 게이트 배선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 형성하는 공정;
    상기 게이트 패드를 포함한 절연 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 공정;
    상기 게이트 절연막상에 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 게이트 절연막상에 데이터 배선, 데이터 패드를 형성하고, 상기 반도체층상에 소스/드레인 전극을 형성하여 박막트랜지스터를 형성하는 공정;
    상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 공정;
    상기 보호막을 패터닝하여 상기 드레인 전극과 상기 게이트 패드 및 데이터 패드를 노출시키는 공정;
    상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극 및 상기 게이트 패드 및 데이터 패드와 연결되는 투명도전막을 형성하는 공정;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선 그리고 박막 트랜지스터로 빛이 투과되는 것을 방지하는 차광막을 형성함과 동시에 상기 투명도전막 상에 부식 방지막을 형성하는 공정;
    상기 화소전극 상에 칼라 필터를 형성하는 공정;
    상기 절연 기판과 대향하는 대향 기판과의 사이에 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 칼라 필터는 전착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 부식 방지막은 상기 차광막과 동일한 마스크를 이용하여 패터닝하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 부식 방지막과 상기 차광막은 동일한 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널 제조방법.
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