KR101926516B1 - 액정표시장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 마진 영역의 보호막에 오목부를 형성하여 보다 정확하게 액정 마진을 확보할 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판을 본딩하는 씰 패턴; 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진된 액정층; 상기 실 패턴과 일정한 간격을 갖고 상기 상부 기판 및 하부 기판의 마주보는 면에 각각 형성된 배향막; 상기 실 패턴과 상기 배향막 사이의 상기 하부 기판에 형성된 오목부를 구비하여 구성된 것이다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조 방법{Liquid crydtal display device and method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 배향막과 실런트 사이의 액정 마진을 확보하기 위한 액정표시장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 소자 중, 우수한 화질과 경량, 박형, 저전력의 특징으로 인하여 디스플레이 장치로 평판 표시장치(Flat Panel Display)들이 많이 사용되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display) 등이 있으며, 이들 대부분이 상용화되어 시판되고 있다.
그 중, 액정 표시장치는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시한다. 액정은 굴절율, 유전율 등이 분자 장축 방향과 단축 방향에 따라 서로 다른 이방성 성질을 갖고 분자 배열과 광학적 성질을 쉽게 조절할 수 있다. 이를 이용한 액정 표시장치는 전계의 크기에 따라 액정 분자들의 배열 방향을 가변시켜서 편광판을 투과하는 광 투과율을 조절함으로써 영상을 표시한다.
그리고, 기존의 두 기판 합착 후 상기 두 기판 사이에 액정을 주입하는 액정 주입 방식에 비하여 공정 시간을 대폭 줄일 수 있고 액정 재료의 낭비를 줄일 수 있는 액정 적하 방식이 양산에 적용되고 있다. 상기 액정 적하 방식은 상/하부 기판 중 어느 하나에 실 패턴을 형성하고 다른 기판에 액정을 적하(Dropping)한 후에, 상기 두 기판들을 마주보게 정렬하여 상기 두 기판을 합착한 후, 상기 실 패턴을 경화시킨다.
그리고, 최근에는 기판의 제한된 크기 내에서 이미지가 표시되는 화소 어레이 영역을 가능한 크게 하기 위하여 화소 어레이 영역 밖의 베젤(bezel)영역을 좁게 하는 네로우 베젤 모델(Narrow Bezel model)들이 출시되고 있는 실정이다.
상기와 같이 좁은 베젤을 구현하기 위해서는 반드시 배향막과 실 패턴 사이의 액정 마진을 확보하여야 한다. 상기와 같은 액정 마진이 충분히 확보되지 않으면, 상기 배향막과 실 패턴이 접촉하여 잔상과 같은 불량이 발생하게 된다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 선상의 종래의 액정표시장치의 단면도이다.
도 1과 같이, 종래의 액정 표시 장치는 상부 기판(2)과, 상기 상부 기판(2)에 비해 패드부 구성을 위해 가장자리 면적이 더 큰 하부 기판(1)과, 상기 상부 기판(2)과 하부 기판(1) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 하부 기판(1) 및 상부 기판(2)의 모서리 부분에는 상기 상부 기판(2)과 하부 기판(1)을 본딩하는 씰 패턴(3)이 형성되고, 상기 실 패턴(3) 내부의 상기 상부 기판(2) 및 하부 기판(1)의 마주보는 면에 상기 실 패턴(3)과 일정한 간격을 구비하여 배향막(4)이 형성되고, 상기 배향막(4)의 안쪽 부분에 표시 영역(A/A)(5)이 정의된다.
여기서, 상기 실 패턴(3)과 상기 배향막(4) 사이의 간격(d)을 액정 마진 이라 한다.
즉, 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 하부 기판(1)상에는 게이트 전극/라인(11)과 게이트 절연막(12) 및 데이타 라인(13) 및 보호막(14)이 형성된다.
상기 상부 기판(2)에는 블랙매트릭스층(21), 칼라 필터층(22), 오버 코트층(23) 및 패턴드 스페이서(24)등이 형성된다.
그리고, 상기와 같이 형성된 상부 기판(2) 및 하부 기판(1)은 가장자리 부분에서 상기 실 패턴(3)에 의해 합착되고, 상기 실 패턴(3)과 일정 간격(액정 마진)을 갖고 상기 상하부 기판(2, 1)의 마주보는 면에 각각 배향막(4)이 형성된다.
이와 같이 구성된 종래의 액정표시장치에서, 상기 좁은 베젤 모델(narrow bezel model)을 구현함과 동시에 상기 액정 마진을 확보하기 위해 상기 실 패턴(3)의 퍼짐 폭 감소 등과 같은 다양한 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 시도는 상기 실 패턴의 재료 개선이 필요하기 때문에 개발에 오랜 시간과 비용이 요구되고, 각 모델 별로 실 패턴의 종류가 다르고 실 패턴 자체만의 개선 목적이 있어서 실 패턴과 배향막 사이의 액정 마진 확보에 어려움이 있다.
따라서, 종래의 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는, 상기 배향막과 실 패턴이 접촉하여 잔상과 같은 불량이 발생하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정 마진 영역의 보호막에 오목부를 형성하여 보다 정확하게 액정 마진을 확보할 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 상부 기판 및 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판을 본딩하는 씰 패턴; 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진된 액정층; 상기 실 패턴과 일정한 간격을 갖고 상기 상부 기판 및 하부 기판의 마주보는 면에 각각 형성된 배향막; 그리고 상기 실 패턴과 상기 배향막 사이의 상기 하부 기판에 형성된 오목부를 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 하부 기판은, 상기 하부 기판상에는 형성된 게이트 라인 및 게이트 전극과, 상기 게이트 전극을 포함한 하부 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막상에 형성된 박막트랜지스터의 활성층과, 상기 활성층 양측에 소오스/드레인 전극이 형성되도록 상기 게이트 절연막상에 형성된 데이타 라인과, 상기 데이타 라인을 포함한 기판 전면에 형성된 층간 절연막과, 상기 드레인 전극에 연결되도록 화소 영역의 상기 층간 절연막위에 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 보호막을 구비하고, 상기 오목부는 상기 보호막에 형성됨에 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 실 패턴과 배향막 사이에 액정 마진 영역이 정의되는 상부 기판 및 하부 기판을 준비하는 단계; 상기 하부 기판의 패드 영역에 게이트 패드 및 표시 영역에 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 하부 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막상에 박막트랜지스터의 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 양측에 소오스/드레인 전극이 형성되고, 상기 패드부에 데이타 패드가 형성되도록 상기 게이트 절연막상에 데이타 라인을 형성하는 단계; 상기 드레인 전극상에 콘택홀을 갖도록 상기 데이타 라인을 포함한 기판 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 연결되도록 상기 층간 절연막의 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 전극을 포함한 하부 기판 전면에 보호막을 형성하고, 상기 액정 마진 영역의 상기 보호막에 오목부를 형성하는 단계; 그리고 상기 보호막상에 배향막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 오목부는, 상기 게이트 패드 및 데이타 패드부를 노출시키기 위한 식각 공정 시, 하프톤 마스크를 이용하여 형성됨에 특징이 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 가장자리 부분에 실 패턴을 형성하는 단계; 상기 상부 기판 또는 하부 기판에 액정을 적하하는 공정; 그리고 상기 상부 및 하부 기판을 상기 실 패턴에 의해 합착하는 공정을 더 포함함에 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 별도의 마스크를 사용하지 않고 상기 액정 마진 영역의 상기 보호막에 오목부를 형성하므로, 액정 마진을 증가시킬 수 있다. 따라서 좁은 베젤 구조를 쉽게 구현할 수 있다.
둘째, 상기와 같이 상기 액정 마진 영역의 상기 보호막에 오목부를 형성하므로, 잉크젯 방식으로 배향막을 형성할 때, 정렬 오차가 발생하여 배향막이 액정 마진 영역으로 침범하거나, 상기 배향막의 퍼짐 현상에 의해 상기 배항막이 액정 마진 영역으로 침범하더라도 상기 오목부가 상기 배향막이 실 패턴쪽으로 연장됨을 방지할 수 있으므로 상기 배향막과 실 패턴이 접촉하여 잔상과 같은 불량이 발생 됨을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 평면도
도 2는 도 1의 I-I' 선상의 종래의 액정표시장치의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도
도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선상의 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 공정 단면도
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ' 선상의 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 기판(32)과, 상기 상부 기판(32)에 비해 패드부 구성을 위해 가장자리 면적이 더 큰 하부 기판(31)과, 상기 상부 기판(32)과 하부 기판(31) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 하부 기판(31) 및 상부 기판(32)의 모서리 부분에는 상기 상부 기판(32)과 하부 기판(31)을 본딩하는 실 패턴(33)이 형성되고, 상기 실 패턴(33) 내부의 상기 상부 기판(32) 및 하부 기판(31)의 마주보는 면에 상기 실 패턴(33)과 일정한 간격을 구비하여 배향막(34)이 형성되고, 상기 배향막(34)의 안쪽 부분에 표시 영역(A/A)(35)이 정의된다.
그리고, 상기 실 패턴(33)과 상기 배향막(34) 사이 (d)의 상기 하부 기판(31)에 액정 마진을 확보하기 위하여 오목부(36)가 형성된다.
즉, 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 하부 기판(31)상에는 게이트 패드(도면에는 도시되지 않음), 게이트 라인 및 게이트 전극(41)이 형성되고, 상기 게이트 전극(41)을 포함한 하부 기판(31) 전면에 게이트 절연막(42)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 전극(41) 상측의 상기 게이트 절연막(42)상에 반도체층이 형성되어 박막트랜지스터의 활성층(43)이 형성된다.
상기 활성층(43) 양측에 소오스/드레인 전극(44a, 44b)이 형성되도록 상기 게이트 절연막(42)상에 상기 게이트 라인과 수직한 방향으로 데이타 라인(44)이 형성되고 패드부에 데이타 패드(도면에는 도시되지 않음)한다. 이 때 상기 게이트 전극(41), 활성층(43) 및 소오스/드레인 전극(44a, 44b)에 의해 박막트랜지스터가 형성된다.
상기 데이타 라인(44)을 포함한 기판 전면에 층간 절연막(45)이 형성되고, 상기 드레인 전극(44b)상에 콘택홀이 형성되어, 상기 콘택홀을 통해 드레인 전극에 연결되도록 화소 영역에 화소 전극(46)이 형성된다.
상기 화소 전극(46)을 포함한 기판 전면에 보호막(47)이 형성되고, 상기 실 패턴과 배향막 사이의 액정 마진 영역(도 3 참조)에 상기 보호막이 선택적으로 소정 깊이로 제거되어 오목부(36)가 형성된다.
상기 액정 마진 영역을 사이로 실 패턴과 접촉되지 않도록 상기 보호막(47)위에 배향막(34)이 형성된다.
상기 상부 기판(32)에는 상기 박막트랜지스터 영역, 게이트 라인 및 데이타 라인에 상응하는 부분에 블랙매트릭스층(51)이 형성되고, 상기 화소 전극(46)에 상응하는 부분에 칼라 필터층(52)이 형성되며, 기판 전면에 오버 코트층(53) 및 패턴드 스페이서(54)등이 형성된다.
이와 같이 형성된 상부 기판(32) 및 하부 기판(31)은 가장자리 부분에서 상기 실 패턴(33)에 의해 합착된다. 여기서, 상기 실 패턴(33)과 일정 간격(액정 마진 d)을 갖고 상기 상하부 기판(32, 31)의 마주보는 면에 각각 배향막(34)이 형성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 공정 단면도이다.
상부 기판의 구성은 종래와 같으므로, 상부 기판의 구성은 생략하고 하부 기판의 제조 방법 위주로 설명하면 다음과 같다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 상기 하부 기판(31)상에는 금속층을 증착하고 패터닝하여 패드 영역에 게이트 패드(도면에는 도시되지 않음), 표시 영역에 게이트 라인 및 게이트 전극(41)을 형성한다. 그리고 상기 게이트 전극(41)을 포함한 하부 기판(31) 전면에 게이트 절연막(42)을 형성한다.
그리고, 상기 게이트 절연막(42)상에 반도체층을 증착하고 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극(41) 상측의 상기 게이트 절연막(42)상에 박막트랜지스터의 활성층(43)을 형성한다.
도 5b와 같이, 상기 활성층(43)을 포함한 기판 전면에 금속층을 증착하고 선택적으로 제거하여 상기 활성층(43) 양측에 소오스/드레인 전극(44a, 44b)이 형성되고, 패드부에 데이타 패드(도면에는 도시되지 않음)이 형성되도록 상기 게이트 절연막(42)상에 상기 게이트 라인과 수직한 방향으로 데이타 라인(44)을 형성한다.
도 5c와 같이, 상기 데이타 라인(44)을 포함한 기판 전면에 층간 절연막(45)을 형성하고, 상기 층간 절연막(45)을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극(44b)상에 콘택홀을 형성한다. 그리고, 상기 층간 절연막(45)상에 투명 도전층을 증착하고 패터닝하여 상기 콘택홀을 통해 드레인 전극(44b)에 연결되도록 화소 영역에 화소 전극(46)을 형성한다.
도 5d와 같이, 상기 화소 전극(46)을 포함한 기판 전면에 보호막(47)을 형성하고, 상기 액정 마진 영역(도 3의 실 패턴과 배향막 사이 영역)의 상기 보호막(47)을 소정 깊이로 식각하여 오목부(36)를 형성한다.
여기서, 상기 오목부(36)는 별도의 마스크를 이용하지 않는다.
일반적으로, 상기 보호막을 형성한 후, 게이트 패드 및 데이타 패드부를 노출시키기 위한 식각 공정이 진행된다. 이와 같이 게이트 패드 및 데이타 패드를 노출시키기 위한 공정에서 사용되는 마스크를 하프톤 마스크(Half tone mask)로 하여 상기 오목부를 형성한다.
상기 하프톤 마스크는 반도체 공정에서 많이 사용하는 마스크이므로 별도록 설명하지 않는다. 따라서 별도의 마스크가 추가되지 않는다.
그리고, 상기 액정 마진 영역을 사이로 실 패턴과 접촉되지 않도록 상기 보호막(47)위에 배향막(34)을 잉크젯 방식으로 형성한다.
이와 같이 형성된 하부 기판(31) 또는 상부 기판(32) 중 하나에 액정을 적하하고, 다른 하나의 기판에 실 패턴(33)을 형성하여, 상기 상하부 기판(31, 32)을 합착한다.
이와 같이 상기 액정 마진 영역의 상기 보호막(47)에 오목부(36)를 형성하므로, 액정 마진을 증가시킬 수 있으므로 좁은 베젤 구조를 쉽게 구현할 수 있다.
또한, 이와 같이 상기 액정 마진 영역의 상기 보호막(47)에 오목부(36)를 형성하므로, 잉크젯 방식으로 배향막을 형성할 때, 정렬 오차가 발생하여 배향막이 액정 마진 영역으로 침범하거나, 상기 배향막의 퍼짐 현상에 의해 상기 배항막이 액정 마진 영역으로 침범하더라도 상기 오목부가 상기 배향막이 실 패턴(33)쪽으로 연장됨을 방지할 수 있으므로 상기 배향막과 실 패턴이 접촉하여 잔상과 같은 불량이 발생 됨을 방지할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
31: 하부 기판 32: 상부 기판
33: 실 패턴 34: 배향막
35: 표시 영역 36: 오목부
41: 게이트 전극 42: 게이트 절연막
43: 활성층 44a, 44b: 소오스/드레인 전극
44: 데이타 라인 45: 층간 절연막
46: 화소 전극 47: 보호막

Claims (5)

  1. 상부 기판;
    박막트랜지스터 어레이 및 상기 박막트랜지스터 어레이를 보호하도록 형성되는 보호막을 구비한 하부 기판;
    상기 상부 기판과 하부 기판을 본딩하는 실 패턴;
    상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진된 액정층;
    상기 실 패턴과 일정한 간격을 갖고 상기 상부 기판 및 하부 기판의 마주보는 면에 각각 형성된 배향막;
    상기 실 패턴과 상기 배향막 사이의 상기 보호막에 형성된 오목부를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 하부 기판은,
    상기 하부 기판상에는 형성된 게이트 라인 및 게이트 전극과,
    상기 게이트 전극을 포함한 하부 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막상에 형성된 박막트랜지스터의 활성층과,
    상기 활성층 양측에 소오스/드레인 전극이 형성되도록 상기 게이트 절연막상에 형성된 데이타 라인과,
    상기 데이타 라인을 포함한 기판 전면에 형성된 층간 절연막과,
    상기 드레인 전극에 연결되도록 화소 영역의 상기 층간 절연막위에 형성된 화소 전극과,
    상기 화소 전극을 포함한 기판 전면에 상기 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 실 패턴과 배향막 사이에 액정 마진 영역이 정의되는 상부 기판 및 하부 기판을 준비하는 단계;
    상기 하부 기판의 패드 영역에 게이트 패드 및 표시 영역에 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 포함한 하부 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 상측의 상기 게이트 절연막상에 박막트랜지스터의 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 양측에 소오스/드레인 전극이 형성되고, 상기 패드 영역에 데이타 패드가 형성되도록 상기 게이트 절연막상에 데이타 라인을 형성하는 단계;
    상기 드레인 전극상에 콘택홀을 갖도록 상기 데이타 라인을 포함한 기판 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극에 연결되도록 상기 층간 절연막의 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 화소 전극을 포함한 하부 기판 전면에 보호막을 형성하고, 상기 액정 마진 영역의 상기 보호막에 오목부를 형성하는 단계; 그리고
    상기 보호막상에 배향막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 게이트 패드 및 데이타 패드부를 노출시키기 위한 식각 공정 시, 하프톤 마스크를 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 기판 또는 하부 기판의 가장자리 부분에 실 패턴을 형성하는 단계;
    상기 상부 기판 또는 하부 기판에 액정을 적하하는 공정; 그리고
    상기 상부 및 하부 기판을 상기 실 패턴에 의해 합착하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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