상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 액정패널은 컬러필터가 형성된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판과 일정간격 이격되어 대향되며, 다수의 박막 트랜지스터가 형성된 표시부와 상기 표시부 테두리의 비표시부를 갖는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 상의 비표시부 일측에 구성된 액정 주입구 영역과; 상기 비표시부에 형성되며 주입구 영역에서는 좁은 폭을 가지며 형성되는 Vcom배선과; 상기 액정 주입구 영역에 있어서 상기 Vcom 배선과 일정간격 이격 하여 형성된 주입구 금속층과; 상기 주입구 금속층 상부를 포함하여 제 2 기판 전면에 형성되며 상기 주입구 금속층 및 비표시부의 Vcom배선을 노출시키는 보호층홀을 포함하는 보호층과; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 테두리에 위치하며, 액정 주입구 영역을 제외한 테두리영역에서는 보호층홀을 포함하는 보호층 위로 이어지면서 형성되며, 테두리 일측의 주입구 영역에는 주입구 보호층홀을 포함하는 보호층 위로 댐 역할을 하며 다수의 일정 모양의 패턴을 가지며 형성되는 씰 패턴과; 상기 씰 패턴 내측에 개재된 액정층을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 주입구 영역에 형성된 주입구 금속층은 상부에 위치하는 씰 패턴 모양과 동일한 모양으로 형성되거나, 사각형 모양으로 상기 금속층 상부에 위치하는 주입구 씰 패턴을 포함시키며 최소한의 크기를 갖도록 형성되는 사각형 보다 그 크기가 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주입구 영역에서 댐 역할을 하며 다수의 일정 모양의 패턴을 형성하는 씰 패턴은 주입구 외측으로 'ㄷ' 또는 '<'의 모양을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보호층은 무기절연막/유기절연막/무기절연막의 3층구조를 이루거나, 상기 보호층은 유기절연막의 단층구조로 이루어진다.
이때, 상기 유기절연막은 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl) 중에 선택된 하나이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정패널용 어레이 기판의 제조방법은 기판 상에 다수개의 화소가 형성되는 표시부와 상기 표시부 테두리의 비표시부 및 비표시부 일측의 주입구 영역을 정의하는 단계와; 표시부와 비표시부 및 주입구 영역이 정의 된 기판 상의 표시부에 다수개의 게이트 전극과 비표시부에 주입구 영역에서는 좁은 폭을 갖는 Vcom배선과 주입구 영역에 상기 좁은 폭을 갖는 Vcom 배선에서 일정간격 이격하여 주입구 금속층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 Vcom배선과 주입구 금속층 위로 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 게이트 전극과 대응하여 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하여 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 완성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터 및 게이트 절연막 위로 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층을 패터닝하여 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과 비표시 영역에 형성된 Vcom 배선 및 주입구 금속층을 노출시키는 다수개의 보호층홀을 형성하는 단계와; 상기 드레인 콘택홀 및 보호층홀이 형성된 보호층 위로 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정패널의 액정 주입구 영역을 도시한 평면도이며, 도 5 및 도 6은 상기 도 4의 C-C 및 D-D에 따라 절단한 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(110) 상에 Vcom 배선(121)이 세로방향으로 형성되어 있다. 이때 상기 Vcom 배선(121)은 액정 주입구(IA) 영역에는 그 배선 폭 일부가 제거되어 좁은 폭을 가지며 형성되는데 이는 액정 주입구(IA)에 있어서 액정 주입 후, 상기 액정 주입구에 봉지제를 디스펜싱하고, 자외선(UV)을 쪼여 상기 봉지제를 경화하는 공정을 진행한다. 이때, 조사되는 자외선(UV)을 Vcom 배선을 이루는 금속층이 차단하여 봉지제가 미경화되는 문제가 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다. 액정패널의 비표시부(NA)에 위치하는 상기 Vcom 배선(121)은 액정패널 구동에 중요한 신호 배선이며 부하가 많이 걸리게 되므로 가능한 그 배선폭을 넓게 형성하고 있다.
상기 Vcom 배선(121) 상부에는 보호층홀(137)이 형성되어 있으며, 상기 보호층홀(137)을 포함하여 보호층(미도시)위로 열경화성 또는 자외선 경화성 수지인 실란트(sealant)로서 씰 패턴(172)이 도시하지 않았지만 액정 주입구(IA)를 제외한 액정패널 테두리의 비표시부(NA)에 이어지며 형성되어 있다. 액정 주입을 위한 액정 주입구(IA)에는 상기 비표시부(NA)의 씰 패턴(172)과 이어지지 않고, 일정간격을 가지며 액정 주입구(IA)의 외측을 향하여 'ㄷ'모양으로 주입구 씰 패턴(170)이 다수 개 형성되어 있다. 이때, 상기 주입구 씰 패턴(170)은 'ㄷ'모양 뿐만아니라 '<'모양 또는 'ㄷ' 모양 등 다른 여러 모양으로 형성 될 수 있다. 이중에서 특히 상기 'ㄷ'모양 또는 '<'모양으로 형성된 주입구 씰 패턴(170)은 합착 또는 열 압착(hot press) 공정시 공기의 배출을 원활하게 하며, 액정 주입구(IA)의 공기에 의한 손상을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 액정 주입 시 댐 작용을 하여 액정이 균일한 속도로 주입이 되게 하고, 동시에 이물을 걸러 주는 역할을 한다. 따라서 주입구 씰 패턴(170)은 'ㄷ'모양 또는 '<'모양으로 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 액정 주입구(IA) 영역의 주입구 씰 패턴(170)의 확대도를 참조하면, 상기 주입구의 'ㄷ' 모양의 주입구 씰 패턴(170) 하부에 주입구 금속층(122)이 상기 주입구 씰 패턴(170)의 모양과 동일한 모양과 그 크기는 상기 주입구 씰 패턴(170)보다 약간 작게 형성되어 있으며, 상기 주입구 금속층(122) 위로 도면에는 나타나지 않았지만 보호층이 형성되어 있으며, 상기 보호층에는 상기 금속층(122)을 노출시키는 보호층홀(138)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
다음은 상기 도 4의 C-C 및 D-D에 따라 절단한 단면도인 도 5 및 도 6을 참조하여 상기 액정 주입구(IA) 및 비표시부(NA)의 단층 구조에 대해 설명한다.
우선, 주입구 이외의 비표시부에 씰 패턴을 포함하는 부분의 단면도인 도 5를 참조하면, 절연 기판(111) 상에 게이트 배선(미도시)과 동일한 금속물질로서 Vcom 배선(121)이 형성되어 있다. 상기 Vcom 배선(121) 위로 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(125)이 기판(111) 전면에 형성되어 있다. 그 위로 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제1보호층(133)과 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB)으로 이루어진 제2보호층(134)과 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제3보호층(135)이 차례로 형성되어 있다. 이때 상기 보호층(131)은 3층구조 뿐만아니라 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 단층구조 또는 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)과 유기절연물질인 베조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)의 이중구조로 형성될 수도 있다. 이때, 상기 Vcom 배선(121) 위의 씰 패턴(172)이 형성되는 위치에 대응되 는 제1 내지 제3보호층(133, 134, 135)은 패터닝되어 그 하부의 Vcom 배선(121)을 노출시키며 보호층홀(137)을 형성하고 있다. 상기 보호층홀(137)을 형성하는 이유는 씰 패턴(172)과 기판(11)과의 접촉력을 강화시키기 위함이다. 다음, 상기 보호층홀(137) 및 보호층(131) 위로 씰 패턴(172)이 형성되어 있으며, 상기 씰 패턴(172) 위로는 컬러필터 기판(150)이 위치하고 있다.
다음, 액정 주입구 영역의 주입구 씰 패턴을 포함하는 부분의 단면도인 도 6을 참조하면, 절연 기판(111) 상에 게이트 배선(미도시) 또는 Vcom 배선(도 5의 121)과 동일한 금속물질로 주입구 금속층(122)이 형성되어 있으며, 상기 주입구 금속층(122) 위로 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(125)이 기판(111) 전면에 형성되어 있다. 상기 주입구 금속층(122)은 도면에는 나타나지 않았으나, 상기 금속층 상부에 위치하는 주입구 씰 패턴(도 4의 170)과 동일한 모양('ㄷ' 또는 '<'모양)으로 형성되는 것이 특징이다.
다음, 상기 주입구 금속층(122) 위로 무기절연물질/유기절연물질/무기절연물질 예를들면, 질화실리콘(SiNx)/벤조사이클로부텐(BCB)/질화실리콘(SiNx)의 3층 구조의 보호층(131)이 순차적으로 형성되어 있다. 이때 상기 3층의 보호층(131)은 각각 제1 내지 제3 보호층(133, 134, 135)을 이룬다. 다음, 상기 3층의 보호층(131) 중 하부의 주입구 금속층(122)과 대응하는 부분은 제거되어 상기 주입구 금속층(122)을 노출시키며 도 5에 도시한 비표시부에서의 씰 패턴(도 5의 172) 단면과 동일하게 보호층홀(138)을 형성하고 있으며, 이때, 도면에는 나타나지 않았지 만 상기 보호층홀(138)은 그 상부의 주입구 씰 패턴(도 4의 170)과 동일한 'ㄷ' 모양으로 형성되는 것이 특징이다.
다음, 상기 보호층홀(138)을 채우며 주입구 씰 패턴(170)이 보호층(131) 위에 형성되어 있으며, 상기 주입구 씰 패턴(170) 위로는 상부기판인 컬러필터 기판(150)이 위치하고 있다. 상기 3층구조의 보호층(135)은 앞서 전술한 바와 같이 단층구조 또는 2층구조의 보호층으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1실시예에 의한 액정패널은 주입구 영역에 형성되는 씰 패턴과 대응되는 하부기판인 어레이 기판에 상기 주입구 씰 패턴의 모양과 동일한 모양으로 상기 씰 패턴보다 약간 작거나 비슷한 크기를 갖는 주입구 금속층을 게이트 배선 또는 Vcom 배선을 이루는 금속물질로서 형성하고, 상기 주입구 금속층 위에 형성되는 보호층에 상기 주입구 금속층을 드러내는 보호층홀을 형성하여 주입구 이외의 씰 패턴이 위치하는 영역의 씰 패턴 하부구조와 동일하게 구성함으로써 주입구와 그 외의 비표시 영역간의 씰 패턴 단차 발생을 방지한다. 따라서 씰 패턴 단차에 의한 샐갭 불량을 방지할 수 있다.
제 1 실시예에 따른 액정패널을 형성하는 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도 7a 내지 7d와 도 8a 내지 8d와 도 9a 내지 9d를 참조하여 간단히 설명한다.
도 7a 내지 도 7d는 표시부의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 화소를 절단한 제조 공정 단계별 단면도이며, 도 8a 내지 도 8d와 도 9a 내지 도 9d는 도 4의 C-C 및 D-D를 따라 절단한 제조 단계별 단면도이다. 이때 도 8a 내지 도 8d와 도 9a 내지 도 9d는 하부기판인 어레이 기판만을 도시한 것이다.
우선, 도 7a, 8a, 9a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(111) 전면에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속물질 증착하고, 포토 레지스트(photo resist)를 도포한 후, 노광, 현상, 식각하는 마스크 공정을 진행하여 게이트 전극(114)을 포함한 게이트 배선(미도시) 및 비표시부에 Vcom 배선(121)과 주입구 영역에 주입구 금속층(122)을 형성한다. 이때 상기 알루미늄 금속물질과 또다른 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo) 순차적으로 증착하여 이중층의 게이트 전극(114)과 게이트 배선(미도시) 및 Vcom 배선(121)과 주입구 금속층(122)을 형성할 수 있다. 다음, 상기 게이트 전극(114)과 게이트 배선(미도시) 및 Vcom 배선(121)과 주입구 금속층(122) 위로 기판(111) 전면에 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트 절연막(125)을 형성한다.
다음, 도 7b, 8b, 9b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(125) 위로 비정질 실리콘층 및 도핑된 비정질 실리콘층과 금속층을 순차적으로 적층하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 소스 및 드레인 전극(117, 118)과 데이터 배선(미도시)과 상기 소스 및 드레인 전극(117, 118) 하부에 도핑된 비정질 실리콘의 오믹콘택층(115b)과 그 하부에 액티브층(115a)으로 이루어진 반도체층(115)을 형성한다.
다음, 도 7c, 8c, 9c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(117, 118)과 데이터 배선(미도시) 위로 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)을 기판(111) 전면에 증착하여 제 1 보호층(133)을 형성한다.
다음, 상기 제 1 보호층(133) 위로 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl) 중에서 선택된 하나를 기판(111) 전면 도포하여 제2 보호층(134)을 형성하고, 계속하여 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)을 상기 제 2 보호층(134) 위에 증착하여 제 3 보호층(135)을 형성한다.
다음, 도 7d, 8d, 9d에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 보호층(135) 위로 포토레지스트를 전면에 도포하고 마스크 공정을 진행하여 드레인 전극(118)을 드러내는 드레인 콘택홀(139) 및 비표시부의 Vcom 배선(121) 상의 씰 패턴이 형성된 부분에 일정간격의 폭과 간격으로 보호층홀(137)을 형성한다. 동시에 주입구 영역에 형성된 주입구 금속층(122)을 노출시키는 보호층홀(138)도 형성한다.
다음, 상기 보호층(131) 위로 투명한 도전성 물질인 ITO를 전면에 증착하고 패터닝하여 드레인 콘택홀(139)을 통해 드레인 전극(118)과 접촉하는 화소전극(141)을 형성한다. 이때 비표시부에 형성된 화소전극 특히 주입구 영역에 형성된 투명 도전물질의 화소전극은 제거되는 것이 바람직하다.
도 10은 액정패널의 주입구 영역을 도시한 것으로서 본 발명에 의한 또 다른 실시예를 보이고 있다.
제 1 실시예에서는 주입구 영역의 씰 패턴 하부에 형성되는 주입구 금속층은 그 상부의 씰 패턴의 모양과 동일한 형태로 형성하였지만, 제 2 실시예에서는 상기 주입구 금속층을 사각형 모양으로 형성하는 것이다. 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도시한 바와 같이, 주입구 씰 패턴(270) 하부에 보호층홀(238)을 포함하는 보호층(미도시)과 그 하부에 주입구 금속층(222)이 형성되어 있다. 상기 주입구 금속층(222)은 상부의 주입구 씰 패턴(270)에 있어 상기 주입구 씰 패턴(270)을 포함시켜 형성할 수 있는 최소한의 크기를 갖는 사각형과 동일한 모양으로 동일한 크기를 갖거나 이보다 약간 작게 형성되는 것이 특징이다.
주입구 씰 패턴(270)을 포함하는 최소한의 크기를 갖는 사각형 모양으로 주입구 금속층(222)을 형성하는 이유는 액정패널에 있어 액정 주입구(IA)를 통해 액정을 주입한 후, 상기 액정 주입구(IA)를 밀봉하기 위해 봉지제로 막고 자외선(UV)을 쪼여 상기 봉지제를 경화시키게 되는데 액정 주입구(IA) 영역에 형성된 주입구 금속층(222)이 자외선(UV)을 막아 봉지제의 경화를 방해할 수 있으므로 주입구 금속층(222)의 크기를 될 수 있는 한 작게 형성하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 사각형 모양의 주입구 금속층(222)은 상부의 주입구 씰 패턴(270)을 포함하는 사각형 크기보다 작거나 같고 보호층홀(238)의 폭 또는 너비보다는 크게 형성되어야 한다.
상기 제 2 실시예의 의한 액정 주입구(IA) 및 비표시부(NA)의 씰 패턴 부분을 절단한 단면은 도 5 및 도 6과 동일 형태가 되므로 그 설명은 생략한다.