KR101273890B1 - 씨오티 구조의 액정표시장치와 그 제조방법 - Google Patents

씨오티 구조의 액정표시장치와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 어레이기판에 컬러필터가 구성된 COT구조의 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 COT구조의 액정표시장치는, 액정패널을 구성하는 두 기판 사이의 갭을 유지하는 스페이서(spacer)와 빛을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)를 겸하는 블랙 컬럼 스페이서(black column spacer)를 박막트랜지스터의 상부에 구성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 블랙 컬럼 스페이서를 형성하게 되면, 두 가지 구성을 하나로 줄일 수 있어 공정을 단축할 수 있고, 이에 따라 제조비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

씨오티 구조의 액정표시장치와 그 제조방법{LCD with COT array and method for fabricating of the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 종래의 제 1 예에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 3은 종래의 제 2 예에 따른 COT 구조 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 COT 구조 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판의 일부를 확대한 평면도이고,
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 기판 102 : 게이트 전극
104 : 게이트 배선 108 : 액티브층
112: 소스 전극 114 : 드레인 전극
116 : 데이터 배선 122a,122b,122c : 컬러필터
130 : 화소 전극 150 : 블랙 컬럼 스페이서
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 박막트랜지스터 어레이부와 컬러필터가 동일기판에 구성된 COT(color filter on TFT)구조 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 것으로, 전계가 인가되면 액정의 배열이 달라지고 달라진 액정의 배열 방향에 따라 빛이 투과되는 특성 또한 달라진다.
일반적으로, 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 종래의 제 1 예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터 기판(B1)과 어레이기판(B2)으로 구성되며, 상기 컬러필터 기판(B1)은 투명한 기판(5)의 일면에 화소 영역(P)마다 이에 대응하여 형성된 컬러필터(7a,7b,7c)와, 각 컬러필터(7a,7b,7c)사이에 구성된 블랙 매트릭스(6)와, 상기 컬러필터 및 블랙매트릭스(7a,7b,7c)의 전면에 증착된 공통전극(18)을 포함한다.
상기 어레이기판(B2)은 투명한 기판(22)의 일면에, 제 1 방향과 이와 교차하는 제 2 방향으로 구성된 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)과, 상기 두 배선의 교차지점에 구성되고 게이트 전극(30)과 반도체층(32)과 소스 전극(34)과 드레인 전극(36)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 포함한다.
또한, 상기 화소 영역(P)에 위치하고, 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(36)과 접촉하는 화소 전극(17)을 포함한다.
전술한 바와 같이 구성된 컬러필터 기판과 어레이 기판은, 기판의 둘레에 코팅된 씰패턴을 통해 이격간격을 두고 합착하며, 상기 두 기판의 이격거리 즉 두 기판간의 갭은 상기 두 기판 사이에 위치하는 별도의 스페이서를 통해 유지할 수 있다.
통상은 상기 두 기판(B1,B2)을 합착한 후, 오픈된 일부를 통해 액정층을 주입하고 상기 오픈부를 봉지하는 순서로 액정패널을 제작하게 된다.
전술한 구성의 액정패널은, 상기 화소 전극(17)과 공통 전극(18)에 전압을 인가함으로써 구동하게 된다. 즉, 신호가 인가되면 상기 화소 전극(17)과 공통 전극(18)과의 사이에 전계가 발생하게 되고 이로 인해, 상기 액정층(14)이 배열하게 된다.
따라서, 액정패널의 화상은 상기 배열된 액정층(14)에 의해 빛이 투과 또는 차단됨으로써 표시될 수 있다.
이때, 상기 표시된 화상을 어느 정도 유지하기 위해서는, 상기 액정층(14)의 배열 상태가 유지되어야 하는데 이를 위해, 상기 화소 마다 보조 용량부를 구성해야 하는 것이 일반적이다.
도면의 간략화를 위해 이를 생략하였지만, 통상은 게이트 배선의 상부에 이를 제 1 전극으로 하는 보조 용량부(storage capacitor)를 형성한다.
그런데, 전술한 바와 같이 두 기판을 합착하는 공정 중, 적지 않은 횟수로 상기 두 기판의 합착오차에 의한 불량이 발생한다.
이에 대해 이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 어레이기판(B2)과 컬러필터 기판(B1)이 이격되어 구성되고, 상기 두 기판(B1,B2)사이에는 액정층(14)이 위치한다.
상기 어레이기판(B2)의 상부에는 게이트 전극(30)과 액티브층(32)과 소스 전극(34)과 드레인 전극(36)을 포함하는 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에는 이를 보호하는 보호막(40)이 구성된다.
화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(36)과 접촉하는 투명 화소전극(17)이 구성되고, 상기 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(미도시)가 게이트 배선(12)의 상부에 구성된다.
상기 상부 기판(5)에는 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(24)과 박막트랜지스터(T)에 대응하여 블랙매트릭스(6)가 구성되고, 하부 기판(22)의 화소영역(P)에 대응하여 컬러필터(7a,7b,7c)가 구성된다.
이때, 일반적인 어레이기판(B2)의 구성은 수직 크로스토크(cross talk)를 방지하기 위해 데이터 배선(24)과 화소 전극(17)을 일정 간격(A1) 이격 하여 구성하게 되고, 게이트 배선(13)과 화소 전극 또한 일정간격(A2) 이격 하여 구성하게 된다.
상기 게이트 배선(13)및 데이터 배선(24)과 상기 화소 전극(17) 사이의 이격된 공간(A1,A2)은 빛샘 현상이 발생하는 영역이기 때문에, 상부 컬러필터기판(B1)에 구성한 블랙 매트릭스(black matrix)(6)가 이 부분을 가려주는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에 구성된 블랙매트릭스(6)는 외부에서 조사된 빛이 상기 액티브층(32)에 영향을 주지 않도록 하기 위해 빛을 차단하는 역할을 하게 된다.
그런데, 상기 상부 기판(5)과 하부 기판(22)을 합착하는 공정 중 합착 오차(misalign)가 발생하는 경우가 발생할 수 있기 때문에, 이를 감안하여 상기 블랙매트릭스(6)를 설계할 때 일정한 값의 마진(margin)을 두고 설계하게 된다.
따라서, 상기 마진만큼 개구영역이 잠식되기 때문에 개구율이 저하되어 휘도가 낮아지게 되는 문제가 발생한다.
또한, 마진(margin)을 넘어선 합착오차가 발생할 경우, 빛샘 영역(A1,A2)이 블랙매트릭스(6)에 모두 가려지지 않는 빛샘 불량이 발생하는 경우가 종종 있다.
이러한 경우에는, 상기 빛샘이 외부로 나타나기 때문에 화질을 저하하는 문제가 있다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 구성으로, 상기 컬러필터기판에 구성했던 컬러필터와 블랙매트릭스를 어레이기판에 구성한 COT(color filter on TFT)구조가 제안되었다.
도 3은 종래의 제 2 예에 따른 COT구조의 액정표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, COT구조의 액정표시장치(50)는 어레이-컬러필터 기판인 제 1 기판(50)과 이와 합착하는 제 2 기판(90)으로 구성되며, 상기 제 1 기판(50)에는 화소 영역(P)마다 일 측과 이에 수직한 타 측에 위치하여 교차하는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(64)이 구성되고, 상기 두 배선의 교차지점에는 게이트 전극(52)과 액티브층(58)과 소스 전극(60)과 드레인 전극(62)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.
상기 화소 영역(P)마다 컬러필터(72a,72b,72c)가 구성되고, 상기 컬러필터(72a,72b,72c)의 상부에는 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(62)과 접촉하는 화소 전극(80)이 구성된다.
또한, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에는 블랙수지(black resin)를 이용하여 형성한 블랙매트릭스(70)가 구성된다.
한편, 상기 제 2 기판(90)은 상기 제 1 기판(60)과 마주보는 일면에 공통전 극(92)이 구성된다.
또한, 상기 제 1 기판(60)과 제 2 기판(90) 사이의 간격을 유지하기 위해, 기둥형상의 컬럼스페이서(84)가 구성된다.
전술한 바와 같은 구성으로, 종래의 제 2 예에 따른 COT구조의 액정표시장치를 제작할 수 있게 된다.
도시한 바와 같이, COT 구조는 블랙매트릭스(70)와 컬러필터(72a,72b,72c)가 어레이기판(60)에 구성된 구조이기 때문에 종래와는 달리 상기 블랙매트릭스(70)를 설계할 때, 합착마진을 설계할 필요가 없다. 따라서, 종래의 구조에 비해 개구영역이 확대되어 휘도가 개선될 수 있는 장점이 있고, 합착 오차에 의한 빛 샘이 발생하지 않기 때문에 고휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래의 제 1 실시예 뿐 아니라 종래의제 2 실시예인 COT 구조 또한, 상기 박막트랜지스터의 백 채널(back channel) 즉, 액티브층(58)의 노출된 부분을 빛으로부터 가려주기 위해 블랙매트릭스(70)를 구성하였고, 또한 상기 제 1 및 제 2 기판(60,90)의 갭을 유지하기 위한 기둥형상의 컬럼스페이서(84)를 구성하였다.
이러한 구성은 특히 COT 구조에서, 상기 컬러-어레이기판을 제작함에 있어 다수의 공정이 요구되며 이로 인해 공정 중 불량발생률이 매우 높아질 수 있으며, 공정비용 및 공정시간이 지연되어 제품의 경쟁력이 낮아지는 문제가 있다.
본원 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 공정시 간을 단축하고 공정비용을 낮추어 제품의 경쟁력을 높일 수 있는 COT구조의 액정표시장치와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 COT 구조 액정표시장치는 제 1 기판과, 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 일 면에 일 방향으로 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 화소 영역에 형성된 컬러필터와; 상기 컬러필터의 상부에 위치하고, 박막트랜지스터와 접촉하는 화소 전극과; 상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하고, 내부에 볼 스페이서를 포함하는 블랙 컬럼 스페이서와; 상기 제 2 기판의 일면에 구성된 공통 전극을 포함한다.
상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고 위치한 반도체층(액티브층과 오믹 콘택층)과, 상기 반도체층의 상부에 위치하고, 상기 데이터 배선과 접촉하는 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극을 포함한다.
상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 소스 및 드레인 전극의 이격된 사이로 노출된 반도체층을 덮는 위치에 구성하는 것을 특징으로한다.
상기 컬러필터는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터를 포함하며, 상.하로 이웃한 화소 영역에 동일색의 컬러필터가 구성된 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 박막트랜지스터와 컬러필터 사이에 구성된 무기 절연막을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터의 상부에 구성되고, 컬러필터의 표면을 평탄화하기 위한 평탄화막을 더욱 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 COT 구조 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 기판의 일면에 게이트 배선과 이에 연장된 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 접촉하면서, 상기 컬러필터의 상부에 위치하는 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하고, 내부에 볼 스페이서를 포함하는 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 일면에 공통 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판을 액정층을 사이에 두고 합착하는 단계를 포함한다.
상기 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는, 카본 블랙 피그먼트(carbon black pigment)가 혼입된 폴리머를 도포한 후, 마스크 공정으로 패턴하여 형성하는 단계를 포함한다.
다른 방식으로, 상기 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는, 카본 블랙 피그먼트가 혼입된 폴리머를 잉크젯 방식으로 기판에 분출하여 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 컬러-얼레이기판 형성방법은 기판 상에 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고, 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에서 상기 오믹 콘택층으로 연장된 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 상기 드레인 전극을 노출하는 평탄화막을 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 대응하여 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극의 이격된 영역에 대응하는 상부에 위치하고, 내부에 볼 스페이서를 포함하는 기둥 형상의 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명은 빛 차단기능과 갭 유지기능을 동시에 수행하는 갭 유지수단을 포함하는 COT 구조의 액정표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 COT 구조 액정표시장치는 컬러-어레이기판인 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)을 이격간격을 두고 합착하여 구성한다.
상기 컬러-어레이기판(AS)은, 제 1 기판(100)의 일면에 정의한 다수의 화소 영역(P)마다 일 측과 이에 교차하는 방향의 타 측에 게이트배선(미도시)과 데이터 배선(116)을 구성하고, 상기 두 배선의 교차지점마다 게이트 전극(102)과 액티브층(108)과 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
또한, 상기 화소 영역(P)에는 컬러필터(122a,122b,122c)를 구성하게 되는데, 통상은 적,녹,청 컬러필터를 다양한 형태로 배열 형성하게 된다.
일 예로, 세로 방향으로 위치한 화소 영역(P)에 동일 컬러필터가 형성된 형태인 스트라이프 형상(stripe pattern)으로 구성할 수 있다.
상기 컬러필터(122a,122b,122c)의 상부에는, 컬러필터(122a,122b,122c)의 표면을 평탄화 하기위한 평탄화막(126)을 구성하고, 상기 평탄화막(126)의 상부에 비로소 각 화소영역(P)마다 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소 전극(130)을 구성한다.
이때, 하부의 컬러필터 및 평탄화막(122a,122b,122c,126)에 의해 상기 화소 전극(130)과 하부의 데이터 배선(116)과의 신호 간섭이 최소화 될 수 있기 때문에, 상기 화소 전극(130)을 패턴 할 때는 근접한 게이트 배선 및 데이터 배선(미도시, 116)의 상부로 연장하여 구성하는 것이 가능하다.
이러한 구성은, 종래에 비해 개구영역을 더욱 확대할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 박막트랜지스터(T)마다 이에 대응하는 상부에는 빛 차단수단인 블랙매트릭스(black matrix)를 겸하는 불투명한 컬럼 스페이서(column spacer,150)를 구성한다.
상기 컬럼 스페이서(150)의 재질은 감광성을 가진 또는 가지지 않은 블랙수지(black resin)재질이므로, 빛으로부터 상기 박막트랜지스터(T)의 노출된 액티브층(108)을 가려줄 수 있을 뿐 아니라, 상기 제 1 및 제 2 기판(100,200)의 갭(gap)을 유지하는 기능을 동시에 할 수 있다.
이때, 상기 컬럼 스페이서(150)는 일반적으로 사용되는 볼 스페이서(BS)를 포함하게 되며, 볼 스페이서(BS)로 인해 상기 컬럼 스페이서(150)의 경도(硬度)를 높일 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 컬러-어레이기판의 평면구조를 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 컬러-어레이기판의 일부를 도시한 확대 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100) 상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(104)과, 상기 게이트 배선(104)과 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(116)을 구성한다.
상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(116)이 교차하는 지점에는 게이트 전극(102)과 반도체층(108)과 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 구성하며 이때, 상기 게이트 전극(102)은 상기 게이트 배선(104)으로부터 돌출된 형상으로 구성할 수 있고, 상기 소스 전극(114)은 상기 데이터 배선(116)으로부터 돌출된 형상으로 구성할 수 있다.
상기 화소 영역(P)에는 컬러필터(122a,122b,122c)를 구성하고, 상기 컬러필터(122a,122b,122c)의 상부에는 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소 전극(130)을 구성한다.
또한, 상기 박막트랜지스터(T)마다 이의 상부에는 빛을 차단하는 수단인 블랙매트릭스(black matrix)를 겸하는 컬럼 스페이서(column spacer, 150)를 구성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 도면을 간략화를 위해 보조 용량부의 구성을 생략하였지만, 보조 용량부는 화소마다 구성하며, 보통은 게이트 배선(104)의 상부에 구성하게 되며 구동방식 및 해상도에 따른 설계패턴의 변화에 따라 다양하게 구성할 수 있다.
한 예로, 상기 게이트 배선의 상부에 구성할 경우, 게이트 배선(104)을 제 1 전극으로 하고, 상기 게이트 배선(104)과 절연막을 사이에 두고 상기 화소 전극(130)과 접촉하는 섬형상의 금속패턴을 구성함으로서 형성 할 수 있다.
이상과 같이 설명한 평면적인 구성을 참고하여, 이하 공정단면도를 통해 본 발명에 따른 COT 구조 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 게이트 전극(102)과 이에 연결되며 기판(100)의 일 방향으로 연장된 게이트 배선(도 5의 104)을 형성한다.
상기 게이트 배선(104)과 게이트 전극(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 질 화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 1 절연층인 게이트 절연막(106)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(106)상에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 게이트 전극(104)상부의 게이트 절연막(106)상에 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)을 형성한다.
다음으로 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 증착하고 제 3 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(110)과 각각 접촉하는 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)과, 상기 소스전극(112)과 연결된 데이터배선(116)을 형성한다.
상기 소스 및 드레인 전극(112,114)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiN2)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 절연막(118)을 형성한다.
이때, 제 2 절연막(118)의 기능은 이후에 형성되는 유기막(블랙매트릭스)과 상기 액티브층(108)사이에 발생할 수 있는 개면불량을 방지하기 위한 기능을 한다.
제 2 절연막(118)은 상기 유기막과 액티브층(108)사이에 접촉불량이 발생하지 않는다면 굳이 형성하지 않아도 좋다.
다음으로, 상기 제 2 절연막(118)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(114)의 일부를 노출하는 콘택홀(120)을 형성한다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 박막트랜지스터 어레이부를 형성하는 공정이 완료된다.
다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 절연막(118)상부에 컬러필터를 형성하기 위한 염료를 도포한 후 패턴하여 컬러필터(122a,122b,122c)를 형성한다.
상기 컬러필터(122a,122b,122c)는 일반적으로, 감광성 컬러수지를 도포한 후 이를 패턴하여 형성할 수 있으며, 보통은 적색과 녹색과 적색을 패턴하여 사용하며 이들 색을 혼합하여 풀컬러를 표시할 수 있게 된다.
앞서, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터(122a,122b,122c)는 상,하로 이웃한 영역에 동일 컬러필터가 구성된 형태인 스트라이프 형태(stripe type)로 패턴할 수 있다.
다음으로, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터(122a,122b,122c)가 형성된 기판(100)의 전면에 평탄화막(126)을 형성한다.
상기 평탄화막(126)은 유기절연물질 중 선택하여 형성할 수 있으며, 이러한 물질로 벤조사이클로부텐(BCB)와 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 예로 들 수 있다.
다음으로, 상기 평탄화막(126)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(114)의 일부를 노출하는 제 2 콘택홀(128)을 형성한다.
상기 제 2 콘택홀(128)은 앞서 형성한 제 1 콘택홀과 동일한 위치에 형성하게 되며, 앞서 형성한 제 1 콘택홀에 의해 무기 막인 제 2 절연막(118)이 이미 식각된 상태이므로, 상기 평탄화막(126)과 하부의 컬러필터(122a,122b,122c)를 제거 하는 상기 제 2 콘택홀(128)을 형성하는 공정을 진행함으로써, 드레인 전극(114)을 노출할 수 있다.
만약, 상기 제 2 절연막(118)이 상부의 컬러필터 및 평탄화막(122a,122b,122c,126)과 동일한 방법으로 식각이 가능하다면, 이를 미리 제거할 필요는 없다.
도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 평탄화막(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소 전극(130)을 형성한다.
다음으로, 상기 평탄화막(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 볼 스페이서(ball spacer, BS)를 포함하는 블랙수지(black resin)를 도포하고 패턴하여, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부마다 기둥형상의 블랙 컬럼 스페이서(150)를 형성한다.
이때, 상기 블랙 컬럼 스페이서(150)는 반드시 상기 소스 및 드레인 전극(112,114)사이에 노출된 액티브층(108)을 덮는 위치에 구성되어야 한다.
상기 블랙 컬럼스페이서는 블랙컬러를 나타내기 위해 폴리머에 의해 블랙 카본 피그먼트(black carbon pigment)를 섞어 사용할 수 있으며, 보통은 두텁게 도포한 후 이를 마스크 공정으로 패턴하는 방법을 사용한다.
이외 에도, 잉크젯(ink jet)과 같은 방법을 사용하여 형성할 수 있으며, 이와 같은 경우 원하는 위치에 잉크젯(inkjet) 장치의 해드(head)로 폴리머를 떨어뜨리는 방법으로 제작할 수 있다.
이와 같은 블랙 컬럼 스페이서(150)의 구성으로, 상기 액티브층(108)에 빛이 조사되는 것을 차단할 수 있는 기능과, 두 기판 사이의 갭을 유지할 수 있는 기능을 동시에 할 수 있는 장점이 있다.
이상으로, 전술한 바와 같은 공정으로, 본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 컬러-어레이기판을 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이 제작된 컬러-어레이기판과 공통 전극이 형성된 기판을 합착하여 본 발명에 따른 COT구조의 액정표시장치를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치는, 빛을 차단하는 기능과 두 기판간의 갭을 유지하는 기능을 동시에 수행하는 블랙 컬럼스페이서를 구성함으로써, 구성의 단순화를 통해 공정비용을 낮추고 공정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공정이 단순화 되어 불량발생확률을 현저히 낮출 수 있기 때문에 생산수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전술한 효과를 통해 제품의 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (21)

  1. 제 1 기판과, 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판의 일 면에 일 방향으로 형성된 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 형성된 박막트랜지스터와;
    상기 화소 영역에 형성된 컬러필터와;
    상기 컬러필터의 상부에 위치하고, 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 화소 전극과;
    상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하고, 내부에 볼 스페이서를 포함하는 블랙 컬럼 스페이서와;
    상기 제 2 기판의 일면에 구성된 공통 전극; 그리고
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재된 액정층
    을 포함하고,
    상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 박막트랜지스터에 빛이 유입되는 것을 차단하고, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 갭을 유지하는 기능을 하며, 상기 볼 스페이서의 지름은 상기 블랙 컬럼 스페이서의 두께보다 작고,
    상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하며 액티브층과 오믹 콘택층을 포함하는 반도체층과, 상기 반도체층의 상부에 위치하고, 상기 데이터 배선과 접촉하는 소스 전극과, 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극을 포함하며,
    상기 화소 전극은 드레인 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하고,
    상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 드레인 컨택홀과 상기 소스 및 드레인 전극의 이격된 사이로 노출된 반도체층을 덮는 것을 특징으로 하는 COT구조 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터를 포함하며, 상.하로 이웃한 화소 영역에 동일색의 컬러필터가 구성된 형태인 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 컬러필터 사이에 구성된 무기 절연막을 더욱 포함하는 COT 구조 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터의 상부에 구성되고, 컬러필터의 표면을 평탄화하기 위한 평탄화막을 더욱 포함하는 COT 구조 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 기판과 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 기판의 일면에 게이트 배선과 이에 연장된 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 화소 영역에 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터와 접촉하면서, 상기 컬러필터의 상부에 위치하는 화소 전극을 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하고, 내부에 볼 스페이서를 포함하는 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 일면에 공통 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판을 액정층을 사이에 두고 합착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 박막트랜지스터에 빛이 유입되는 것을 차단하고, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 갭을 유지하는 기능을 하며, 상기 볼 스페이서의 지름은 상기 블랙 컬럼 스페이서의 두께보다 작고,
    상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선에서 연장된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하며 액티브층과 오믹 콘택층을 포함하는 반도체층과, 상기 반도체층의 상부에 위치하고, 상기 데이터 배선과 접촉하는 소스 전극과, 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극을 포함하며,
    상기 화소 전극은 드레인 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하고,
    상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 드레인 컨택홀과 상기 소스 및 드레인 전극의 이격된 사이로 노출된 반도체층을 덮는 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터를 포함하며, 상.하로 이웃한 화소 영역에 동일색의 컬러필터가 형성된 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표 시장치 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는, 카본 블랙 피그먼트(carbon black pigment)가 혼입된 폴리머를 도포한 후, 마스크 공정으로 패턴하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는, 카본 블랙 피그먼트가 혼입된 폴리머를 잉크젯 방식으로 기판에 분출하여 형성하는 단계를 포함하는 COT 구조 액정표시장치 제조방법.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 컬러필터 사이에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로, 무기 절연막을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 COT 구조 액정표시장치 제조방법.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 컬러필터의 상부에, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 평탄화막을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 COT 구조 액정표시장치 제조방법.
  16. 기판과;
    기판 상에 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고, 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선에서 상기 오믹 콘택층 상부로 연장된 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소 영역에 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터가 형성된 기판의 전면에 상기 드레인 전극을 노출하는 드레인 컨택홀을 갖는 평탄화막을 형성하는 단계와;
    상기 화소 영역에 대응하여 상기 드레인 컨택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며, 액정 분자를 구동하기 위한 일 전극의 역할을 하는 화소 전극을 형성하는 단계와;
    상기 소스 및 드레인 전극의 이격된 영역에 대응하는 상부에 위치하고, 내부에 볼 스페이서를 포함하는 기둥 형상의 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 게이트 전극과 상기 액티브층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극으로 구성된 박막트랜지스터에 빛이 유입되는 것을 차단하고, 상기 기판 및 상기 기판과 이격되어 배치되는 대향 기판 사이의 갭을 유지하는 기능을 하며, 상기 볼 스페이서의 지름은 상기 블랙 컬럼 스페이서의 두께보다 작고,
    상기 블랙 컬럼 스페이서는 상기 드레인 컨택홀과 상기 소스 및 드레인 전극의 이격된 사이로 노출된 상기 액티브층을 덮는 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 적색과 녹색과 청색의 컬러필터를 포함하며, 상.하로 이웃한 화소 영역에 동일색의 컬러필터가 패턴된 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판 제조방법
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는, 카본 블랙 피그먼트(carbon black pigment)가 혼입된 폴리머를 도포하고, 마스크 공정으로 패턴하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판 제조방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 블랙 컬럼 스페이서를 형성하는 단계는, 카본 블랙 피그먼트가 혼입된 폴리머를 잉크젯 방식으로 기판에 분출하여 형성하는 단계를 포함하는 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판 제조방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극과 상기 컬러필터 사이에, 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 무기 절연막을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판 제조방법.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 16 항에 있어서,
    상기 평탄화막은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 COT 구조 액정표시장치용 컬러-어레이기판 제조방법.
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