KR20040059001A - Fabricating method of liquid crystal display device for simplifying process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 칼럼 스페이서가 형성된 TFT 기판을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing a liquid crystal display device including a TFT substrate having column spacers formed thereon.
액정표시장치의 제조 공정은 서로 다른 제조 공정을 거쳐 완성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT) 기판과 컬러필터(color filter) 기판이 액정을 사이에 두고 합착되는 일련의 공정으로 이루어진다.The manufacturing process of the liquid crystal display device includes a series of processes in which a thin film transistor (TFT) substrate and a color filter substrate, which are completed through different manufacturing processes, are bonded together with a liquid crystal interposed therebetween.
좀 더 상세히 설명하면, 액정표시장치의 제조 공정은 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 배향막 도포 및 러빙(rubbing) 공정이 TFT 기판과 컬러 필터 기판에 대하여 각각 진행되면서 시작된다. 보통, TFT 기판에는 액정을 주입하기 위한 씰 패턴(seal pattern) 인쇄와 컬러 필터 기판의 공통 전극 단자를 TFT 기판의 본딩 패드(bonding pad)에 연결하기 위한 쇼트(short)가 만들어지며, 컬러 필터 기판에는 일정한 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 형성한다.In more detail, the manufacturing process of the liquid crystal display device starts with an alignment film coating and rubbing process for arranging liquid crystal molecules in a predetermined direction with respect to the TFT substrate and the color filter substrate, respectively. Usually, a short pattern is formed in a TFT substrate for sealing pattern printing for injecting liquid crystal and a short for connecting a common electrode terminal of the color filter substrate to a bonding pad of the TFT substrate. A spacer is formed in the cell to maintain a constant cell gap.
스페이서에는 볼(ball) 형태와 패턴(pattern)화된 형태의 두 종류가 있다. 볼 형태의 스페이서는 기판과의 접착성 및 산포 밀도 조절이 용이하지 않은 단점이 있기 때문에, 패턴화된 형태의 스페이서가 많이 사용되고 있다. 볼 형태의 스페이서를 볼 스페이서라 하고, 패턴화된 스페이서를 칼럼(column) 스페이서라 하겠다. 칼럼 스페이서는 유기 고분자 물질을 증착, 현상, 식각하는 공정에 의해 형성하는데, 볼 형태의 스페이서보다 기판과의 접촉 면적이 넓고 분포 밀도 조절 및 기판과의 접착도 특성이 우수한 장점이 있다. 특히, 액정표시장치가 대면적화 되어감에 따라 점차 칼럼 스페이서를 주로 사용하고 있다.There are two types of spacers, ball and patterned. Ball-shaped spacers have a disadvantage in that the adhesion to the substrate and the dispersion density is not easy to control, and thus, patterned spacers are frequently used. The ball spacer is referred to as a ball spacer, and the patterned spacer is referred to as a column spacer. The column spacer is formed by a process of depositing, developing, and etching an organic polymer material. The column spacer has an advantage of having a wider contact area with the substrate, better distribution density control, and better adhesion with the substrate than the ball spacer. In particular, as the liquid crystal display device becomes larger, column spacers are mainly used.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 칼럼 스페이서의 제조 공정을 도시한 수순 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views showing a process for manufacturing a conventional column spacer.
컬러필터 기판에는 투명 기판(100)에 블랙매트릭스(110)가 각 화소의 경계마다 형성되고, 각 화소마다 컬러필터층(120)이 형성되어 있다. 컬러필터층(120) 상부에는 평탄화를 위한 평탄화막(overcoat layer; 130)이 형성되어 있다. 평탄화막(130) 상부에 도 1a와 같이 감광성 유기막(140)을 도포한다.In the color filter substrate, the black matrix 110 is formed on the transparent substrate 100 at the boundary of each pixel, and the color filter layer 120 is formed on each pixel. An overcoat layer 130 is formed on the color filter layer 120 for planarization. The photosensitive organic layer 140 is coated on the planarization layer 130 as shown in FIG. 1A.
그 후, 도 1b와 같이 마스크(150)를 컬러필터 기판(160) 상부에 정렬(align)시킨 후 자외선을 조사한다. 자외선이 조사된 감광성 유기막(140)을 현상하면, 도 1c와 같이 칼럼 스페이서(145)가 형성된다. 상기와 같은 제조 공정을 거치면 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치에 사용되는 컬러 필터 기판이 완성된다.Thereafter, as shown in FIG. 1B, the mask 150 is aligned on the color filter substrate 160 and irradiated with ultraviolet rays. When the photosensitive organic layer 140 irradiated with ultraviolet rays is developed, the column spacer 145 is formed as shown in FIG. 1C. Through the above manufacturing process, the color filter substrate used in the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention is completed.
그러나, 이와 같은 종래의 컬러필터 기판 제조공정에서는 칼럼 스페이서의 형성시 마스크를 사용한다. 마스크는 컴퓨터(Computer-Aided Design; CAD)를 사용하여 설계된 레이아웃 데이터(layout data)를 전자선 패턴 형성기(electron beam lithography system)에 입력하고, 이 데이터에 따라 전자선을 감광막이 입혀진 유리판에 주사하여 형성하는데 이와 같이 마스크를 제조하는데 높은 비용이 들어간다. 또한, 포토리소그래피(photolithography) 공정에 필요한 노광 장비 및 현상 장비를 사용하여 많은 비용이 들어 공정이 복잡화되고 액정표시장치의 가격을 상승시키는 요인이 되어왔다.However, such a conventional color filter substrate manufacturing process uses a mask when forming the column spacer. The mask inputs layout data designed using a computer-aided design (CAD) to an electron beam lithography system and scans and forms an electron beam on a glass plate coated with a photoresist film according to the data. As such, a high cost is required to manufacture the mask. In addition, the use of exposure equipment and developing equipment required for the photolithography process is expensive, and the process has become complicated and the price of the liquid crystal display device has been increased.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 별도의 마스크를 사용하지 않고 칼럼 스페이서를 구비한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device having a column spacer without using a separate mask.
기타 본 발명의 다른 특징 및 목적은 이하 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 설명될 것이다.Other features and objects of the present invention will be described in detail in the configuration and claims of the invention below.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 칼럼 스페이서의 제조 공정을 도시한 수순 단면도.1A to 1C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a conventional column spacer.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 액정표시장치의 측단면도.Figure 2 is a side cross-sectional view of a liquid crystal display device manufactured by an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 의해 TFT 기판에 TFT를 형성하는 제조공정을 도시한 수순 단면도.3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for forming a TFT on a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 의해 칼럼 스페이서를 TFT 기판에 제조하는 공정을 도시한 수순 단면도.4A to 4D are procedure cross-sectional views showing a process of manufacturing a column spacer on a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100: 투명기판 110, 300: 블랙매트릭스100: transparent substrate 110, 300: black matrix
120, 280: 컬러필터층 130, 410: 평탄화막120, 280: color filter layers 130, 410: planarization film
140: 감광성 유기막 145, 430: 칼럼 스페이서140: photosensitive organic film 145, 430: column spacer
150: 마스크 200: 제 1 투명기판150: mask 200: first transparent substrate
205: TFT 기판 210: 게이트 절연막205: TFT substrate 210: gate insulating film
220: 보호막 250: 화소전극220: protective film 250: pixel electrode
260: 제 2 투명기판 265: 컬러필터 기판260: second transparent substrate 265: color filter substrate
290: 액정층 300: 블랙매트릭스290: liquid crystal layer 300: black matrix
310: 박막트랜지스터 312: 게이트 전극310: thin film transistor 312: gate electrode
314: 반도체층 318: 소스 전극314: semiconductor layer 318: source electrode
320: 드레인 전극 330: 콘택홀320: drain electrode 330: contact hole
450: 부분회절마스크 452: 제 1 패턴450: partial diffraction mask 452: first pattern
454: 제 2 패턴454: second pattern
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 화소영역 및 상기 화소영역을 둘러싸는 경계영역을 포함하는 투명기판을 준비하는 단계; 상기 화소영역의 모서리에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터가 형성된 투명기판 상부에 감광성 유기물질을 도포하는 단계; 및 상기 감광성 유기물질을 패터닝하여 칼럼 스페이서 및 콘택홀을 구비한 보호막을 동시에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정을 단순화한 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transparent substrate including a pixel area and a boundary area surrounding the pixel area; Forming a thin film transistor on an edge of the pixel region; Coating a photosensitive organic material on the transparent substrate on which the thin film transistor is formed; And patterning the photosensitive organic material to simultaneously form a passivation layer having a column spacer and a contact hole.
상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는 투명기판에 게이트 전극을 형성하는단계; 상기 투명기판 및 게이트 전극 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상부에 채널층을 형성하는 단계; 및 상기 채널층 상부에 상호 일정 간격 떨어진 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The forming of the thin film transistor may include forming a gate electrode on a transparent substrate; Forming a gate insulating layer on the transparent substrate and the gate electrode; Forming a channel layer on the gate insulating layer; And forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other by a predetermined distance on the channel layer.
상기 감광성 유기물질은 아크릴 수지를 스핀 코팅으로 도포하는 것이 바람직하다.The photosensitive organic material is preferably coated with an acrylic resin by spin coating.
회절 마스크를 사용하여 상기 감광성 유기물질을 패터닝하는 것이 바람직하다.It is preferable to pattern the photosensitive organic material using a diffraction mask.
상기 콘택홀을 통해 박막트랜지스터와 접속되는 화소전극을 보호막 상부에 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include forming a pixel electrode connected to the thin film transistor through the contact hole on the passivation layer.
상기 투명기판의 경계영역 상부에 칼럼 스페이서를 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form column spacers on the boundary region of the transparent substrate.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 투명기판에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터의 상부에 감광성 유기물질을 도포하는 단계; 및 상기 감광성 유기물질을 패터닝하여 칼럼 스페이서 및 콘택홀을 구비한 보호막을 동시에 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상부에 상기 콘택홀을 통해 박막트랜지스터와 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정을 단순화한 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a thin film transistor on a transparent substrate to achieve the above object; Coating a photosensitive organic material on the thin film transistor; Patterning the photosensitive organic material to simultaneously form a passivation layer having a column spacer and a contact hole; And forming a pixel electrode connected to the thin film transistor through the contact hole on the passivation layer, wherein the liquid crystal display device is simplified.
상기 보호막을 형성하는 단계는 회절 마스크를 투명기판 상부에 정렬하는 단계; 상기 회절 마스크를 통해 자외선을 감광성 유기물질에 조사하는 단계; 및 자외선이 조사된 감광성 유기물질을 현상하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The forming of the passivation layer may include aligning a diffraction mask on the transparent substrate; Irradiating ultraviolet light to the photosensitive organic material through the diffraction mask; And developing the photosensitive organic material irradiated with ultraviolet rays.
본 발명에 의하면 액정표시장치의 셀갭을 유지하는 스페이서를 TFT 기판의 보호막 형성시 동시에 형성하므로, 별도의 마스크를 사용하지 않아 액정표시장치의 제조비용을 절감하는 효과가 있다.According to the present invention, since the spacers for maintaining the cell gap of the liquid crystal display are simultaneously formed when forming the protective film of the TFT substrate, there is an effect of reducing the manufacturing cost of the liquid crystal display without using a separate mask.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 액정표시장치의 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view of a liquid crystal display device manufactured by an embodiment of the present invention.
도면에 도시한 바와 같이, TFT 기판(205)과 컬러필터 기판(265) 사이에 액정이 충진되어 액정층(290)을 형성하고 있으며, TFT 기판(205)과 컬러필터 기판(265)은 칼럼 스페이서(430)에 의해서 일정한 셀갭(cell gap)을 유지하고 있다.As shown in the figure, the liquid crystal is filled between the TFT substrate 205 and the color filter substrate 265 to form the liquid crystal layer 290, and the TFT substrate 205 and the color filter substrate 265 are column spacers. By 430, a constant cell gap is maintained.
TFT 기판(205) 및 컬러필터 기판(265)은 투명기판(200, 260)에 형성되는데, 투명기판(200, 260)은 화소영역 및 상기 화소영역을 둘러싸는 경계영역으로 구분된다. 화소영역은 백라이트의 빛이 투과하는 영역을 의미하고, 경계영역은 각 화소영역 사이의 영역으로 TFT 기판(205)의 배선 및 컬러필터 기판(265)의 블랙매트릭스로 인해 빛이 투과하지 않는 영역을 의미한다.The TFT substrate 205 and the color filter substrate 265 are formed on the transparent substrates 200 and 260, and the transparent substrates 200 and 260 are divided into pixel regions and boundary regions surrounding the pixel regions. The pixel area means an area through which light of the backlight passes, and the boundary area is an area between each pixel area, and an area where light does not transmit due to the wiring of the TFT substrate 205 and the black matrix of the color filter substrate 265. it means.
TFT 기판(205)에는 제 1 투명기판(200) 상부에 각 화소영역의 모서리마다 배치되어 화소전극(250)에 신호 전압을 인가하고 차단하는 TFT(310)가 형성된다. 상기 TFT(310)는 게이트 신호가 인가되는 게이트 전극(312), 상기 게이트 신호에 대응하여 활성화되어 채널(channel)을 형성하는 반도체층(314), n+도핑(doping)되어 상기 반도체층(314)의 양측 상부에 형성된 오믹 접촉층(미도시), 상기 오믹 접촉층과 게이트 전극(312)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(210)과, 오믹 접촉층의 상부에 형성되어 데이터 신호가 입력되는 소스 전극(318)과, 상기 반도체층(314)이 활성화됨에 따라 상기 소스 전극(318)으로 입력된 데이터 신호를 화소 전극(250)에 인가하는 드레인 전극(320)으로 구성된다. 상기와 같은 TFT(310) 상부에 소스 전극(318) 및 드레인 전극(320)을 보호하는 보호막(220)이 형성된다.In the TFT substrate 205, a TFT 310 is formed on each of the corners of each pixel region on the first transparent substrate 200 to apply and block a signal voltage to the pixel electrode 250. The TFT 310 is a gate electrode 312 to which a gate signal is applied, a semiconductor layer 314 that is activated in response to the gate signal to form a channel, and n + doped to form the channel 314. Ohmic contact layer (not shown) formed on both sides of the upper side), a gate insulating film 210 that electrically isolates the ohmic contact layer and the gate electrode 312, and formed on the ohmic contact layer to receive a data signal A source electrode 318 and a drain electrode 320 for applying a data signal input to the source electrode 318 to the pixel electrode 250 as the semiconductor layer 314 is activated. A passivation layer 220 is formed on the TFT 310 to protect the source electrode 318 and the drain electrode 320.
TFT(310) 상부의 보호막(220)은 컬러필터 기판(265)까지 돌출되어 셀갭을 유지하는 칼럼 스페이서(430)를 구성한다. 드레인 전극(320) 상부의 보호막(220)은 식각되어 콘택홀(contact hole; 330)이 형성되어 있고, 상기 콘택홀(330)을 통해 드레인 전극(320)과 화소 전극(250)이 전기적으로 접속된다.The passivation layer 220 on the TFT 310 protrudes up to the color filter substrate 265 to form a column spacer 430 that maintains a cell gap. The passivation layer 220 on the drain electrode 320 is etched to form a contact hole 330, and the drain electrode 320 and the pixel electrode 250 are electrically connected through the contact hole 330. do.
컬러필터 기판(265)에는 제 2 투명기판(260)의 경계영역마다 블랙매트릭스(300)가 형성되고, 각 화소영역에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터층(280)이 형성된다. 컬러필터층(280)의 상부에는 평탄화막(410)이 형성되고 다시 그 상부에 공통전극으로 투명전극(410)이 형성된다. 상기 투명전극(410)은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide; ITO)과 같은 투명 물질로 형성하고 TFT 기판(310)의 화소 전극(250)과 함께 액정층(290)에 전압을 인가한다. 공통 전극으로 사용되는 투명전극(410)은 화소별 구분 없이 컬러 필터 기판(265)의 전면에 증착되어 은 도트(Ag dot)를 통해 TFT 기판(205)의 공통 전압 배선으로부터 공통 전압(Vcom)을 인가받는다.The black matrix 300 is formed at each boundary region of the second transparent substrate 260 in the color filter substrate 265, and the color filter layer 280 of red (R), green (G), and blue (B) is formed in each pixel region. ) Is formed. The planarization film 410 is formed on the color filter layer 280, and the transparent electrode 410 is formed on the color filter layer 280 as a common electrode. The transparent electrode 410 is formed of a transparent material such as indium tin oxide (ITO) and applies a voltage to the liquid crystal layer 290 together with the pixel electrode 250 of the TFT substrate 310. The transparent electrode 410, which is used as a common electrode, is deposited on the front surface of the color filter substrate 265 without distinction for each pixel to obtain a common voltage Vcom from the common voltage wiring of the TFT substrate 205 through silver dots. Licensed.
이하 상기와 같은 액정표시장치를 구성하는 TFT 기판의 제조공정을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the TFT substrate which comprises the above liquid crystal display device is demonstrated.
도 3은 본 발명의 실시예에 의해 TFT 기판에 TFT를 형성하는 제조공정을 도시한 수순 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for forming a TFT on a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 투명기판(200)의 상부에 전극물질을 증착한 다음 제 1 마스크(미도시)를 이용하여 포토리소그래피 공정으로 투명기판(200)상에 게이트 전극(312)을 형성한다. 포토리소그래피 공정은 감광액 도포, 정렬 및 노광, 현상, 세정 등 일련의 연속공정으로 이루어지며 생산성을 중요시하는 액정표시소자 패널제조에서는 이와 같은 공정은 자동화설비에서 연속적으로 진행된다. 상기 노광 공정은 마스크를 제 위치에 배치하고, 마스크와 기판의 얼라인 키를 맞춰 정렬하고 광원을 조사하는 차례로 진행되는데 마스크와 기판을 정렬함에 있어 고도의 정밀함이 요구된다.First, as illustrated in FIG. 3A, an electrode material is deposited on the transparent substrate 200, and then the gate electrode 312 is formed on the transparent substrate 200 by a photolithography process using a first mask (not shown). Form. The photolithography process consists of a series of continuous processes such as photoresist coating, alignment and exposure, development, and cleaning. In the production of liquid crystal display device panels where productivity is important, such processes are continuously performed in automated facilities. The exposure process is performed by placing the mask in position, aligning the alignment keys of the mask and the substrate, and irradiating a light source, which requires high precision in aligning the mask and the substrate.
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 결과물의 상부에 SiNx재질의 게이트 절연막(210), 반도체층(314) 및 금속층(315)을 순차적으로 형성한다. 이때, 반도체층(314)은 비정질실리콘과 고농도의 엔 도핑(N-doping) 비정질실리콘을 적층 형성한다.As shown in FIG. 3B, the gate insulating layer 210, the semiconductor layer 314, and the metal layer 315 of SiN x material are sequentially formed on the resultant. In this case, the semiconductor layer 314 stacks amorphous silicon and a high concentration of N-doping amorphous silicon.
그리고, 도 3c에 도시한 바와 같이 상기 금속층(315)의 상부에 감광막을 형성한 다음 회절 마스크인 제 2 마스크(미도시)를 이용하여 상기 반도체층(314) 상에 잔류하는 감광막의 패턴을 형성하되, 상기 게이트 전극(312) 상의 금속층(315) 상부에서는 감광막에 회절 노광을 적용하여 다른 영역의 감광막 패턴에 비해 얇은 두께를 갖도록 한 다음 그 감광막(400)의 패턴을 통해 노출된 영역의 적층막을 상기 게이트 절연막(210)이 노출될때까지 식각한다.3C, a photoresist film is formed on the metal layer 315, and then a pattern of the photoresist film remaining on the semiconductor layer 314 is formed by using a second mask (not shown), which is a diffraction mask. However, by applying diffraction exposure to the photoresist on the metal layer 315 on the gate electrode 312 so as to have a thin thickness compared to the photoresist pattern of the other region, the laminated film of the region exposed through the pattern of the photoresist 400 Etch until the gate insulating layer 210 is exposed.
그리고, 도 3d에 도시한 바와 같이 상기 회절 노광이 적용되어 다른 영역의 감광막 패턴에 비해 얇은 두께를 갖는 금속층(315) 상부 감광막(400)을 선택적으로 제거한다.3D, the diffraction exposure is applied to selectively remove the upper photoresist 400 of the metal layer 315 having a thickness thinner than that of the photoresist pattern of another region.
그리고, 도 3e에 도시한 바와 같이 상기 감광막 패턴이 선택적으로 제거되어 노출된 금속층(315)을 식각하고, 계속해서 반도체층(314)을 소정의 두께만큼 식각하여 반도체층(314)의 양측 상부에 이격되는 소스/드레인 전극(318, 320)을 형성한 다음 잔류하는 감광막의 패턴을 제거하면 게이트 전극(312), 반도체층(314), 소스 전극(318) 및 드레인 전극(320)을 구비한 TFT가 유리기판(200)상에 제조된다.As shown in FIG. 3E, the photoresist pattern is selectively removed to etch the exposed metal layer 315, and then the semiconductor layer 314 is etched by a predetermined thickness to be formed on both sides of the semiconductor layer 314. After forming the spaced source / drain electrodes 318 and 320 and removing the remaining photoresist pattern, the TFT including the gate electrode 312, the semiconductor layer 314, the source electrode 318, and the drain electrode 320 may be formed. Is manufactured on the glass substrate 200.
도 3은 회절 마스크를 포함하는 2개의 마스크를 사용하여 TFT를 제조하는 공정을 설명하였지만 3개의 마스크를 사용하여 TFT를 제조할 수도 있다. 2개의 마스크를 적용하여 포토리소그래피를 실시한 액정 표시장치의 제조방법은 3개의 마스크를 적용하는 것에 비해 제조비용을 절감시키고, 공정을 단순화할 수 있게 된다. 즉, 매 단계마다 감광액을 도포하고 마스크를 이용하여 사진 공정을 수행하는데 이러한 단계가 감소하면 제조비용의 절감 및 공정단순화에 기여할 수 있다.Although FIG. 3 has described the process of manufacturing a TFT using two masks including a diffraction mask, it is also possible to manufacture a TFT using three masks. The method of manufacturing a liquid crystal display device in which photolithography is applied by applying two masks can reduce manufacturing cost and simplify the process compared to applying three masks. In other words, the photoresist is applied at every step and a photo process is performed using a mask. However, the reduction of the step may contribute to reduction of manufacturing cost and process simplification.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 의해 칼럼 스페이서를 TFT 기판에 제조하는 공정을 도시한 수순 단면도이다.4A to 4D are procedure cross-sectional views showing a process of manufacturing a column spacer on a TFT substrate according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 4a와 같이 TFT(310)를 포함한 투명기판(200)의 상부 전면에 감광성 유기막(440)을 원하는 셀갭의 두께만큼 균일하게 도포한다. 상기 감광성 유기막(440)으로 아크릴계 수지인 포토 아크릴(photo acryl)을 사용할 수 있다.First, as shown in FIG. 4A, the photosensitive organic layer 440 is uniformly coated on the entire upper surface of the transparent substrate 200 including the TFT 310 by a desired cell gap thickness. Photo acryl, which is an acrylic resin, may be used as the photosensitive organic layer 440.
감광성 유기막(440)은 스핀 코팅(spin coating)을 사용하여 도포하는 것이 바람직한데, 스핀 코팅은 회전하는 기판 위에 감광액을 떨어뜨려 기판의 원심력에 의해 유기막을 도포하는 공정이다. 이러한 스핀 코팅은 유기막 도포가 간단하고 신속하다는 장점이 있다.It is preferable to apply the photosensitive organic layer 440 using spin coating. Spin coating is a process of dropping a photoresist on a rotating substrate to apply the organic layer by centrifugal force of the substrate. Such spin coating has an advantage of simple and rapid application of an organic film.
감광성 유기막을 형성한 후 도 4b와 같이 칼럼 스페이서 및 콘택홀의 패턴이 형성된 회절 마스크(450)를 감광성 유기막(440)이 도포된 투명기판(200) 상부에 정렬(align)시킨다. 이때 온도 변화에 따른 기판의 수축 및 팽창이 오정렬(misalign)을 초래하기 때문에 일정한 온도 유지가 매우 중요하다.After the photosensitive organic layer is formed, the diffraction mask 450 having the pattern of the column spacer and the contact hole is formed on the transparent substrate 200 to which the photosensitive organic layer 440 is applied, as shown in FIG. 4B. At this time, since the shrinkage and expansion of the substrate due to the temperature change causes misalignment, maintaining a constant temperature is very important.
다음으로, 부분 회절 마스크(450)에 형성된 패턴(pattern)을 통해 자외선을 감광성 유기막(440)에 조사한다. 감광성 유기막은 자외선에 조사된 영역이 현상액과 반응하여 용해되는 포지티브(positive) 타입과 자외선에 조사된 영역이 현상액과 반응하지 않는 네거티브(negative) 타입이 있는데, 도 4b에서는 네거티브 타입의 감광성 유기막(440)을 사용한 경우를 도시하고 있다.Next, ultraviolet rays are irradiated to the photosensitive organic film 440 through a pattern formed in the partial diffraction mask 450. The photosensitive organic film has a positive type in which a region irradiated with ultraviolet light reacts with a developer and is dissolved, and a negative type in which a region irradiated with ultraviolet light does not react with a developer. In FIG. 4B, a photosensitive organic film of negative type ( 440 is shown.
본 발명의 실시예에 사용되는 회절 마스크(450)는 제 1 패턴(452) 및 제 2 패턴(454)을 포함한다. 도면에서 빗금으로 표시한 부분은 불투명한 부분을 나타내고 그 외의 부분은 투명한 부분을 나타낸다. 자외선은 투명한 부분을 통해 조사된다. 포지티브 타입의 감광성 유기막을 사용하게 되면 마스크에서 투명한 부분과 불투명한 부분을 서로 바뀌게 형성한다.The diffraction mask 450 used in the embodiment of the present invention includes a first pattern 452 and a second pattern 454. In the drawings, parts indicated by hatched parts represent opaque parts and other parts indicate transparent parts. Ultraviolet rays are irradiated through the transparent part. When using a positive type photosensitive organic film, the transparent and opaque portions of the mask are alternately formed.
제 1 패턴(452)은 칼럼 스페이서의 형성을 위한 것이고, 제 2 패턴(314)은 보호막의 형성을 위한 것이다. 제 2 패턴(454)은 도면에 도시된 바와 같이슬릿(slit)형으로 형성한다. 자외선이 제 1 패턴(452)은 그대로 통과하지만, 제 2 패턴(454)을 통해서는 일부 통과하여 감광성 유기막(440)에 조사된다. 슬릿의 간격으로 제 2 패턴(314)을 통해 조사되는 자외선의 양을 조절하여 보호막의 두께를 결정할 수 있다.The first pattern 452 is for forming column spacers, and the second pattern 314 is for forming a protective film. The second pattern 454 is formed in a slit shape as shown in the figure. Ultraviolet light passes through the first pattern 452 as it is, but partially passes through the second pattern 454 to be irradiated to the photosensitive organic film 440. The thickness of the passivation layer may be determined by adjusting the amount of ultraviolet light radiated through the second pattern 314 at intervals between the slits.
상기와 같은 마스크(450)를 사용하여 감광성 유기막(440)이 도포된 투명기판(200)에 자외선을 조사한 후 현상액과 반응시키면 도 4c와 같은 칼럼 스페이서(430) 및 보호막(220)이 형성된다. 보호막(220)의 높이는 설명한 바와 같이 마스크(310)에 형성된 제 2 패턴(454)의 슬릿 간격으로 조절할 수 있고, 칼럼 스페이서(430)의 높이는 도포되는 감광성 유기막의 두께로 조절할 수 있다.When the ultraviolet ray is irradiated to the transparent substrate 200 coated with the photosensitive organic layer 440 using the mask 450 as described above, and then reacted with a developer, the column spacer 430 and the protective layer 220 as shown in FIG. 4C are formed. . As described above, the height of the passivation layer 220 may be adjusted by the slit interval of the second pattern 454 formed on the mask 310, and the height of the column spacer 430 may be adjusted by the thickness of the photosensitive organic layer to be applied.
도면에는 칼럼 스페이서(430)가 TFT(310)의 상부에 형성된 경우를 도시하였지만 칼럼 스페이서(430)의 위치는 이에 한정되지 않고 투명기판(200)의 경계영역에 형성할 수 있다. 상기 경계영역은 컬러필터 기판의 블랙매트릭스가 형성된 영역과 대응되어 칼럼 스페이서(430)로 인해 개구율이 저하되지 않는다.Although the case where the column spacer 430 is formed on the TFT 310 is illustrated in the drawing, the position of the column spacer 430 is not limited thereto and may be formed in the boundary region of the transparent substrate 200. The boundary region corresponds to the region where the black matrix of the color filter substrate is formed so that the aperture ratio does not decrease due to the column spacer 430.
칼럼 스페이서(430)와 동시에 형성되는 콘택홀(330)은 드레인 전극(320) 상부에 형성되어 드레인 전극(320)이 노출되도록 형성한다.The contact hole 330 formed at the same time as the column spacer 430 is formed on the drain electrode 320 to expose the drain electrode 320.
그 후, 도 4d에 도시한 바와 같이 상기 결과물의 상부에 투명전극물질을 형성한 다음 패터닝하여 화소영역에 화소전극(250)을 형성한다. 화소전극(250)은 콘택홀을 통하여 TFT의 드레인 전극(320)과 전기적으로 접속된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 4D, the transparent electrode material is formed on the resultant material, and then patterned to form the pixel electrode 250 in the pixel region. The pixel electrode 250 is electrically connected to the drain electrode 320 of the TFT through the contact hole.
상기한 바와 같은 공정으로 TFT 기판을 제조하게 되면 보호막의 형성과 동시에 칼럼 스페이서를 형성하기 때문에 액정표시장치의 전체적인 제조공정에서 사용되는 마스크의 수를 줄일 수 있다. 즉, 종래에 칼럼 스페이서를 컬러필터 기판에 제조할 때 사용되던 마스크를 사용하지 않고 칼럼 스페이서를 형성할 수 있게 되는 것이다.When the TFT substrate is manufactured by the above process, the number of masks used in the overall manufacturing process of the liquid crystal display can be reduced because the column spacer is formed at the same time as the protective film is formed. That is, the column spacer can be formed without using a mask that is conventionally used when manufacturing the column spacer on the color filter substrate.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 바람직한 실시예로서 해석되어야 한다.Many details are set forth in the foregoing description, but they should be construed as preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention.
따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Therefore, the scope of the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and the equivalents of the claims.
본 발명에 의하면 액정표시장치의 셀갭을 유지하는 스페이서를 TFT 기판의 보호막 형성시 동시에 형성하므로, 별도의 마스크를 사용함이 없이 스페이서를 제조할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the spacers maintaining the cell gap of the liquid crystal display are simultaneously formed when forming the protective film of the TFT substrate, there is an advantage that the spacers can be manufactured without using a separate mask.
종래에 마스크를 사용하여 컬러필터 기판에 스페이서를 제조할 때보다 공정의 단순화에 의한 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.There is an effect that can reduce the manufacturing cost by simplifying the process than when manufacturing a spacer on a color filter substrate using a mask in the prior art.
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