KR20030052055A - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상,하판 접착부의 셀 갭 불균일을 개선한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명에 의한 액정표시소자는 액티브 영역 및 그 외곽부로 구분되는 액정표시소자에 있어서, 제 1 기판 상의 복수개의 박막트랜지스터들과, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되어 외곽부에 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀을 가지는 보호막과, 상기 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀에 걸쳐 형성되어 높이가 서로 동일한 보호막 상의 액티브 씰패턴 및 더미 씰패턴과, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과의 사이에 형성된 액정층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same}

본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 상,하판 접착부의 셀 갭을 균일하게 하기 위한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 액정표시소자는 콘트라스트(contrast) 비가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 작다는 장점 때문에, CRT(cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체수단으로써 점차 그 사용 영역이 확대되고 있다.

통상, 액정표시소자는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소에 박막트랜지스터와 화소전극이 형성된 박막트랜지스터 기판과, 컬러필터층과 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되어 각종 외부신호에 의해 화상을 표시한다.

이 때, 상,하부 기판 사이에는 기판을 일정하게 이격시키기 위한 스페이서를 더 삽입하고, 기판의 가장자리에는 접착제 역할을 하는 씰제(sealant)를 형성하여 두 기판을 완전히 접착시킨다.

상기 씰제는 액정이 외부로 넘치는 것을 방지함과 동시에 스페이서에 의해 유지된 간격을 액티브 영역 외곽부에까지 유지시켜 주는 역할을 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도이고, 도 2는 씰패턴을 나탄낸 액정표시소자의 평면도이다.

그리고, 도 3은 스크린 인쇄법을 설명하기 위한 씰제 인쇄장치의 단면도이고, 도 4a는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 액정표시소자의 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 A-A' 절단면을 나타낸 액정표시소자의 단면도이다.

일반적으로, 액정표시소자는 도 1에서와 같이, 색상구현을 위한 컬러필터층(12)이 형성된 상부기판(18)과, 액정분자의 배열 방향을 변환시킬 수 있는 박막트랜지스터(21)가 형성된 하부기판(19)과, 상기 상,하부 기판(18,19) 사이에 형성된 액정층(20)으로 구성되는데, 상기 상부기판(18) 내측면에는 빛샘을 차단하는 블랙 매트릭스(11)와 색상구현을 위한 컬러필터층(12)과 액정층(20)에 전압을 인가하는 공통전극(13)이 형성되어 있고, 상기 하부기판(19) 내측면에는 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 두 배선의 교차 지점에 형성되어 신호를 스위칭하는 박막트랜지스터(21)와, 상기 박막트랜지스터(21)로부터 신호를 인가받고 액정층(20)에 전압을 인가하는 화소전극(22)이 형성되어 있다.

특히, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선 사이에는 두 배선을 절연하기 위한 게이트 절연막(27)이 더 형성되고, 상기 박막트랜지스터(21)와 화소전극(22) 사이에는 보호막(28)이 더 형성되어 있다.

상기 게이트 절연막(27)은 상기 금속과의 밀착성이 우수하며 절연 내압이 높은 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiOx) 등의 무기물을 사용하여 플라즈마 CVD(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법으로 증착한다.

상기 보호막(28)으로는 유전율이 낮은 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴수지(acryl resin) 등을 이용한다.

그리고, 상기 상,하부 기판(18,19) 사이에는 두 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 볼 스페이서(ball spacer)(16)가 삽입되어 있고, 기판의 가장자리에는 씰패턴이 형성되어 있다.

상기 씰패턴에는 액티브 씰패턴(14)과 더미 씰패턴(15)이 있는데, 도 2에서와 같이, 상기 액티브 씰패턴(14)은 화면이 표시될 유효표시영역(13) 가장자리에 형성되어 셀 갭을 형성함과 동시에 액정의 누출을 방지하는 역할을 하고, 상기 더미 씰패턴(15)은 상기 액티브 씰패턴(14)의 외측에 형성되어 스크라이브/브레이크 공정시 충격을 흡수하여 액티브 외곽부의 셀갭을 유지하는 역할을 한다.

상기 액티브 씰패턴(14)과 더미 씰패턴(15)은 동일 분무량으로 동시에 형성하며, 액정이 주입될 액정주입구(30)에는 형성하지 않는다.

구체적으로, 상기 액티브 씰패턴(14) 및 더미 씰패턴(15)은 마이크로 펄(micro pearl) 등을 섞은 열경화성 접착제를 사용하여 스크린 인쇄법 또는 디스펜싱(dispensing) 방법으로 형성한다.

스크린 인쇄법일 경우, 도 3에서와 같이, 소정의 패턴이 형성된 스크린 마스크(screen mask)(51)를 기판(52) 상에 올려놓고 스크린 마스크(51) 상에 열경화성 접착제(53)를 떨어뜨린 후, 고무밀개(squeezee,54)로 열경화성 접착제(53)를 일방향으로 밀어주어, 스크린 마스크(51)의 개구부를 통해 열경화성 접착제가 인쇄되어 씰패턴이 형성되도록 한다.

디스펜싱 방법일 경우에는 도시하지는 않았지만, 열경화성 접착제가 채워져있는 분무기를 압축시켜 접착제를 분사시키면서 기판 상에 일정한 패턴을 그려 씰패턴을 형성한다.

따라서, 어떤 경우에든 씰패턴은 동일 분무량으로 형성되며, 공정 중 분무량을 조절하는 것은 까다롭다.

한편, 상기 씰패턴은 보호막(28)인 유기절연막 상에 형성되는데, 씰제와 유기절연막 사이의 접착력이 취약하여 액정주입시, 액티브 씰패턴(14)이 터지는 문제가 발생한다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 액티브 씰패턴(14) 하부의 보호막(28)에 접촉개선 콘택홀(29)을 형성하여 액티브 씰패턴(14)과 게이트 절연막(12)이 접할 수 있게 하여 접착력을 개선하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 액정표시소자는 도 4b에서와 같이, 액티브 씰패턴(14)과 더미 씰패턴(15) 간에 b-a만큼의 단차가 발생하는 또다른 문제가 발생한다.

즉, 액티브 씰패턴과 더미 씰패턴의 단차로 인한 상,하부 기판간 응력 발생에 의해 셀갭이 불균일해지고 또한, 씰패턴이 터져 그 부분에서 액정이 외부로 흐르게 된다.

액티브 씰패턴과 더미 씰패턴간의 단차를 줄이기 위해 분무량을 조절하여 씰패턴의 모양을 수정하는 방법이 있기는 하나, 전술한 바와 같이 씰패턴 형성시 분무량을 제어하는 것은 번거롭고 까다롭기 때문에 근본적인 해결책이 되지 못한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 더미 씰패턴 하부에 단차보상 콘택홀을 삽입하여 액티브 씰패턴과 더미 씰패턴의 단차를 없애는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.

도 2는 씰패턴을 나탄낸 액정표시소자의 평면도.

도 3은 스크린 인쇄법을 설명하기 위한 씰제 인쇄장치의 단면도.

도 4a는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 액정표시소자의 평면도.

도 4b는 도 4a의 A-A' 절단면을 나타낸 액정표시소자의 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 액정표시소자의 평면도.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법을 설명하기 위한 도 5의 B-B' 절단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

114 : 액티브 씰패턴 115 : 더미 씰패턴

118 : 상부기판 119 : 하부기판

127 : 게이트 절연막 128 : 보호막

129 : 접촉개선 콘택홀 130 : 단차보상 콘택홀

140 : 포토레지스트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 액티브 영역 및 그 외곽부로 구분되는 액정표시소자에 있어서, 제 1 기판 상의 복수개의 박막트랜지스터들과, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되어 외곽부에 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀을 가지는 보호막과, 상기 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀에 걸쳐 형성되어 높이가 서로 동일한 보호막 상의 액티브 씰패턴 및 더미 씰패턴과, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과의 사이에 형성된 액정층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 액티브 씰패턴과 더미 씰패턴의 단차를 없애서 액티브 영역 외곽부의 셀 갭을 균일하게 하고 상,하부 기판의 접착력을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 의한 액정표시소자의 평면도이고, 도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법을 설명하기 위한 도 5의 B-B' 절단면도이다.

상,하부 기판(118,119)과 그 사이에 형성된 액정층으로 구성된 본 발명에 의한 액정표시소자는 액티브 영역(113) 및 그 외곽부로 나눌 수 있는데, 상기 액티브 영역(113)의 하부 기판(119)에는 도시하지는 않았지만, 수직 교차하여 각종 신호를전달하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선을 서로 절연시키기 위해 그 사이에 개재되는 게이트 절연막과, 상기 두 배선의 교차점에 형성되어 신호를 스위칭하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 유기절연막을 도포하여 형성된 보호막과, 상기 보호막 상에서 상기 박막트랜지스터에 연결되어 액정층으로 전압을 인가해주는 화소전극이 형성되어 있다.

이 때, 상기 게이트 절연막과 보호막은 기판 전면에 증착되므로 도 5b에서와 같이, 액티브 영역의 외곽부에까지 연장 형성되어 있으며, 액티브 영역 외곽부의 보호막에는 접촉개선 콘택홀(129)과 단차보상 콘택홀(130)이 형성되어 있다.

도 5a에서와 같이, 상기 접촉개선 콘택홀(129)은 액티브 씰패턴이(114) 형성될 자리에 형성되어 유기물질인 보호막과 액티브 씰패턴의 접촉 불량을 개선시켜주고, 단차보상 콘택홀(130)은 더미 씰패턴(115)이 형성될 자리에 형성되어 더미 씰패턴과 액티브 씰패턴의 단차를 없애주는 역할을 한다.

이 때, 상기 단차보상 콘택홀(130)은 유기물질인 보호막과 더미 씰패턴의 접촉 불량도 개선시켜준다.

액정표시소자의 제조방법을 통해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 6a에서와 같이, 하부기판(119) 상에 게이트 배선, 게이트 절연막(127), 데이터 배선을 순서대로 형성하고 그와 동시에 게이트 배선과 데이터 배선의 교차점에 게이트 전극. 게이트 절연막, 반도체층, 소스/드레인 전극으로 이루어진 박막트랜지스터를 형성한다.

이후, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 BCB, 아크릴 수지 등의 유기절연막을 증착하여 보호막(128)을 형성한다.

그리고, 도 6b 및 도 6c에서와 같이, 상기 보호막(128) 상에 포토레지스트(140)를 도포하고 패터닝한 뒤, 보호막(128)을 선택적으로 제거하여 접촉개선 콘택홀(129)과 단차보상 콘택홀(130)을 형성한다.

이 때, 접촉개선 콘택홀(129)과 단차보상 콘택홀(130)은 그 단차가 동일하도록 형성한다.

이후, 상기 포토레지스트(140)를 제거하고 상기 보호막(128) 상에 상기 박막트랜지스터와 연결되는 ITO 재질의 화소전극을 형성한 뒤, 도 6d에서와 같이, 액티브 영역 외곽부의 소정 영역에 스크린 인쇄법, 디스펜싱 방법 등으로 액티브 씰패턴(114) 및 더미 씰패턴(115)을 형성한다.

상기 액티브 씰패턴(114)은 상기 접촉개선 콘택홀(129)에 걸쳐 형성되도록 하고, 더미 씰패턴(115)은 상기 단차보상 콘택홀(130)에 걸쳐 형성되도록 한다.

따라서, 액티브 씰패턴(114)과 더미 씰패턴(115)의 단차가 없어지므로 액티브 영역 외곽부의 셀 갭이 균일해진다. 또한, 단차보상 콘택홀(130)에 의해 더미 씰패턴과 유기절연막의 취약한 접촉 불량이 개선되므로 결국, 상,하부 기판의 접착력이 커진다.

다음, 도 6e에서와 같이, 상기 하부기판(119)에 컬러필터층이 형성된 상부기판(119)을 대향 합착하고, 열과 압력을 가하여 상기 액티브 씰패턴(114) 및 더미 씰패턴(115)을 경화시켜 상,하부 기판(118,119)을 완전 접착시킨다.

상기 씰패턴 물질은 에폭시 수지와 같은 접착성이 우수한 고분자를 사용하는데, 열경화성 수지, 광경화성 수지 모두 사용 가능하다. 접착제가 열경화성 접착제이면 열에 의해 경화되고, 광경화성 접착제이면 광에 의해 경화된다.

상기 상,하부 기판 사이에는 스페이서를 더 삽입하는데, 이는 액티브 영역에서의 셀 갭을 유지하기 위함이다. 상기 스페이서에 의해 유지된 셀갭은 씰패턴에 의해 액티브 영역 외곽부에서도 유지된다.

계속해서, 상,하부 기판 사이의 수 ㎛ 공간 사이에 액정층을 형성하고 기판을 필요한 크기로 절단하기 위해서 기판 표면에 스트라이브 휠로서 스크라이브 라인을 형성하고 브레이킹 공정을 행한다. 이 때, 스크라이브 라인은 액티브 씰패턴과 더미 씰패턴 사이에서 평행하도록 형성한다.

참고로, 액정층을 형성하는 방법에는 기판을 합착하고 액정셀 내부를 진공화한 후 모세관 현상을 이용하여 두 기판 사이에 액정을 주입하는 액정주입방식과, 어느 한 기판에 액정을 부분적으로 적하하여 고르게 퍼지게 한 후 기판을 합착하는 액정적하방식 등이 있다.

마지막으로, 패널 외부의 액정, 이물 및 기판 파편을 제거하기 위한 세정공정을 수행한 후, 외관 상태를 검사하거나 전기적 신호를 인가하여 패널의 불량 여부를 판정한다.

이후, 상기 액정패널의 기판 외면에 편광판을 부착하고, 외부구동회로를 연결하고, 투과형 또는 반투과형인 경우 광원인 백라이트를 설치하는 등의 모듈 작업을 수행하여 액정표시소자를 완성한다.

상기와 같은 본 발명의 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 더미 씰패턴 하부에 단차보상 콘택홀을 삽입함으로써 액티브 씰패턴과 더미 씰패턴의 단차 보상에 의한 상,하부 기판간 응력을 최소화한다.

따라서, 상,하부 기판의 갭 불균일을 개선하여 화상불량을 방지하고 씰패턴 터짐 등의 불량을 제거한다.

둘째, 더미 씰패턴 하부의 단차보상 콘택홀이 접촉개선 역할을 수행하므로 상,하부 기판의 접착력이 증대된다.

Claims (7)

1. 액티브 영역 및 그 외곽부로 구분되는 액정표시소자에 있어서,

   제 1 기판 상의 복수개의 박막트랜지스터들;

   상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성되어 외곽부에 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀을 가지는 보호막;

   상기 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀에 걸쳐 형성되어 높이가 서로 동일한 보호막 상의 액티브 씰패턴 및 더미 씰패턴;

   상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판과의 사이에 형성된 액정층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀은 동일한 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호막은 유기절연물질을 재료로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀을 통해 상기 제 1 기판이 노출되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀을 통해 상기 제 1 기판 상부의 게이트 절연막이 노출되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
6. 제 1 기판 상에 게이트 패턴, 게이트 절연막, 데이터 패턴을 순착적으로 형성하는 단계;

   상기 데이터 패턴을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계;

   상기 보호막을 선택적으로 제거하여 접촉개선 콘택홀 및 단차보상 콘택홀을 형성하는 단계;

   상기 접촉개선 콘택홀에 액티브 씰패턴을 형성하고, 상기 단차보상 콘택홀에 더미 씰패턴을 형성하는 단계;

   상기 제 1 기판에 대향하도록 제 2 기판을 합착하고 그 사이에 액정층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 액티브 씰패턴 및 더미 씰패턴은 동일 분무량으로 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.