KR20040108443A

KR20040108443A - 액정표시장치용 액정패널

Info

Publication number: KR20040108443A
Application number: KR1020030039026A
Authority: KR
Inventors: 박대림; 황성수; 김영식; 문수환
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2004-12-24
Also published as: KR100924492B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정표시장치용 액정패널에 관한 것이다.

액정패널은 어레이 기판과 컬러필터 기판과 상기 두 기판의 테두리에 실란트로써 액정 주입구를 포함하여 씰 패턴을 형성하고 액정을 주입함으로써 완성된다. 이때 상기 씰 패턴은 두 기판 사이에 개재된 액정이 새는 것을 방지하며, 두 기판 간의 일정간격 유지시키며 단단히 접합시키는 역할을 하고 있다. 이때 액정주입구 영역에 댐역할을 하도록 형성된 씰 패턴과 액정 주입구 이외의 영역에 형성된 씰 패턴간에 단차로 인하여 샐갭 불량이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 액정 주입구 영역의 씰 패턴 하부에 주입구를 제외한 씰 패턴 영역과 그 환경이 동일하도록 금속층과 상기 금속층을 노출시키는 보호층홀을 형성함으로써 씰 패턴간의 단차를 없앤다.

따라서, 액정 주입구와 그 외 영역에서의 씰 패턴 단차로 인한 샐갭 불량을 방지하는 액정패널을 제공할 수 있다.

Description

액정표시장치용 액정패널{Liquid Crystal Panel using for Liquid Crystal Display Device}

최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.

이러한 평판 표시 장치는 스스로 빛을 발하느냐 그렇지 못하냐에 따라 나눌 수 있는데, 스스로 빛을 발하여 화상을 표시하는 것을 발광형 표시장치라 하고, 그렇지 못하고 외부의 광원을 이용하여 화상을 표시하는 것을 수광형 표시장치라고 한다. 발광형 표시장치로는 플라즈마 표시장치(plasma display panel)와 전계 방출표시장치(field emission display), 전계 발광 표시 장치(electro luminescence display) 등이 있으며, 수광형 표시 장치로는 액정표시장치(liquid crystal display)가 있다.

이중 액정표시장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등이 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.

액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 서로 대향하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직여 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정표시장치용 액정패널은 화소전극과 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 각 화소별로 형성되는 어레이 기판을 제조하는 공정과 상기 어레이 기판과 대향되어 공통전극 및 적, 녹, 청색의 컬러가 각 화소에 대응하여 형성되는 되어 있는 컬러필터 기판을 제조하는 공정과 상기 두 공정을 통해 제작된 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정을 주입한 후, 합착하는 일련의 공정을 진행하여 완성된다.

간단히 액정패널의 제조공정에 대해 설명한다.

액정패널 제조공정은 셀 공정이라고 칭하며, 상기 셀 공정은 박막 트랜지스터가 배열된 어레이 기판과 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판에 액정을 한 방향으로 배향시키기 위한 배향공정과 두 기판을 합착시켜 일정한 갭(Gap)을 유지시키기 셀 갭(cell gap) 형성공정, 셀 절단(cutting) 공정, 액정주입 공정으로 크게 나눌수 있다.

각 공정별로 좀 더 자세히 셀 공정에 대해 설명한다.

셀 공정의 첫 번째 단계는 배향막 형성 공정으로서 박막 트랜지스터가 각 화소별로 배열된 어레이 기판과 상기 어레이 기판의 화소에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판에 고분자 물질인 폴리이미드(Polyimide)를 코팅하여 배향막을 형성하는 것이다. 어레이 기판 및 컬러필터 기판의 전면에 균일한 두께로 주로 롤 코팅 방식에 의해 일정 패턴을 갖도록 상기 폴리이미드인 배향막을 인쇄한다. 이후, 상기 배향막이 인쇄된 두 기판은 예비 건조 및 소성 과정을 진행하여 경화된 배향막을 형성하게 된다.

다음, 상기 경화된 배향막이 형성된 상부 및 하부기판은 셀 공정의 두 번째 단계인 러빙공정을 진행한다. 상기 경화된 배향막 표면을 러빙포로 균일한 압력과 속도로 마찰시켜 배향막 표면의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 정렬시킨다. 상기 러빙은 액정의 초기 배열방향을 결정하는 주요한 공정으로, 정상적인 액정의 구동과 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.

다음, 상기 러빙된 두 기판은 세 번째 단계인 씰 패턴 인쇄와 은(Ag) 도팅(dotting) 및 스페이서 산포 공정을 진행한다.

주로 상부기판인 컬러필터 기판은 씰 인쇄 공정을 하부기판인 어레이 기판은 은(Ag) 도팅(dotting) 및 스페이서 산포 공정을 진행한다. 액정패널에 있어 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭(gap) 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 역할을 한다. 상기 씰 패턴은 열 경화성 또는 자외선 경화성 수지인 실란트(sealant)를 기판의 테두리에 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 마스크법과 디스펜서법으로 이루어지며 기판이 대형화되면서 디스펜서법이 주류를 이루고 있다.

은(Ag) 도포는 상부기판과 하부기판의 도통을 위해 하부기판의 소정의 위치에 일정량의 은(Ag) 패이스트를 도포하는 것이다.

다음, 상기 은(Ag) 도포 된 하부기판은 상부 및 하부 기판 사이의 셀갭 유지를 위한 스페이서를 기판 전면에 균일한 밀도로 뿌려주는 스페이서 산포 공정을 진행한다. 스페이서 산포에는 건식법과 습식법이 있으며, 주로 +와 -로 대전시켜 스페이서의 뭉침없이 산포하는 건식법이 주로 사용된다. 최근에는 셀갭 유지를 위해 컬러필터 기판 제작시 상기 기판 상에 일정한 간격을 갖는 패턴드(patterned) 스페이서를 형성하기도 한다.

상기 하부기판의 스페이서 산포 공정이 끝나면, 네 번째 공정인 합착공정을 진행한다.

상부기판과 하부기판의 합착을 위해서는 상부기판의 컬러필터 패턴과 하부기판의 화소가 정확히 일치하도록 해주어야 하는데 이를 합착 정렬이라 한다. 이때, 상기 합착 정열 정도는 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되며, 상기 합착 마진은 컬러필터 기판상의 블랙 매트릭스(Black Matrix)와 어레이 기판상의 화소전극의 오버랩 정도에 기인하며, 보통 수 ㎛의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질 특성을 얻지 못하게 된다. 합착 정렬 후 상기 상부 및 하부기판이 합착되어원판패널을 이룬 후, 상기 원판패널에 균일한 압력과 온도를 가하여 일정한 셀갭을 유지하면서 씰 패턴을 단단히 경화시킨다.

다음, 다섯 번째 단계인 원판패널을 절단하는 셀 절단공정을 진행한다. 이전 단계까지를 거치며 제작된 원판패널을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질 또는 초경합금 재질의 절단휠로 원판패널 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(Scribe)공정과 상기 절단선에 힘을 가해 파단 분리하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.

다음, 상기 절단공정을 진행하여 단위 셀로 절단된 액정패널에 여섯 번째 단계인 액정주입 공정을 진행한다. 상기 액정주입 공정은 수 ㎛의 셀갭을 갖는 액정패널 내부를 진공화 한 후 모세관 현상과 대기압 차이를 이용하여 액정을 상기 액정패널의 내부로 주입한다. 이후 액정주입이 완료되면, 상기 액정이 주입된 주입구를 봉지제로 밀봉하고 자외선을 쪼여 봉지제를 경화시킨다.

다음, 액정패널의 패드 부위 쇼팅바를 제거하는 그라인딩(grinding) 공정과 불량 유무를 판정하는 검사공정을 진행하여 액정패널을 완성한다.

도 1은 전술한 셀 공정을 진행하여 완성된 액정패널의 개략적인 평면도이며, 도 2는 상기 도1의 액정 주입구 영역을 확대 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치용 액정패널(1)은 상부기판인 컬러필터 기판(50)과, 외각의 비표시부(NA)에 외부회로를 연결하는 다수 개의 게이트 패드(26) 및 데이터 패드(23)가 형성되고, 표시부(AA)에 박막 트랜지스터(미도시)가 각각 형성되어 각각 구동이 가능한 화소(미도시)들로 이루어진 하부기판인 어레이 기판(10)과, 상기 두 기판(10, 50) 사이에 위치하는 액정층(미도시)과, 상부 및 하부기판(10, 50)이 대응하는 테두리의 비표시부(NA)에 위치하며 끊김없이 이어지며 형성되는 씰 패턴(72)과 상기 비표시부(NA) 일측의 주입구(IA) 영역에 다수 개의 일정패턴을 가지며 형성된 주입구 씰 패턴(70)으로 구성되어 있다.

또한, 액정 주입구(IA)를 제외한 비표시 영역(NA)의 어레이 기판(10) 상에는 액정패널(1) 구동에 필요한 내부 회로 배선 예를들면 인버젼을 위한 전압인 V_com을 인가하기 위한 배선(이하 V_com배선(21)이라 칭함)과 게이트 오프(off) 전압이며 스토리지 캐패시터 구동을 위한 전압인 V_gl을 인가하기 위한 배선(이하 V_gl배선이라 칭함) 등이 형성되어 있다. 상기 V_com배선(21)은 액정 주입구(IA) 부분에서는 그 배선(21) 폭이 좁게 형성되어 있고, 액정 주입구(IA)의 씰 패턴(70) 하부에는 상기 배선(21)이 형성되지 않는다. 또한, 상기 V_com배선(21) 위에는 게이트 절연막(미도시) 및 보호층(미도시)이 형성되어 있다. 액정 주입구(IA) 영역을 제외한 액정패널(1)의 외각부인 비표시 영역(NA)에 형성된 씰 패턴(72)의 하부의 어레이 기판(10)에는 씰 패턴(72)과 기판(10)의 접촉력을 향상시키기 위한 다수개의 보호층홀(37)이 형성되어 있다.

도 3a 및 3b는 도 2의 A-A 및 B-B에 따라 각각 액정 주입구 영역의 씰 패턴(70)과 주입구를 제외한 비표시부의 씰 패턴(72) 일부를 각각 절단한 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 절연 기판(11) 상에 금속물질로서 V_com배선(21)이 형성되어 있고, 그 위로 게이트 절연막(25)과 무기절연물질로 이루어진 제 1 보호층(33)과, 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB)으로 이루어진 제 2 보호층(34)과 무기물질로 이루어진 제 3 보호층(35)이 차례로 형성되어 있으며, 상기 제 1 내지 제 3 보호층(33, 34, 35) 일부가 패터닝되어 보호층홀(37)을 형성하며 하부의 V_com배선(21)을 노출시키고 있으며, 상기 보호층홀(37)과 제 3 보호층(35)위로 씰 패턴(72)이 형성되어 있다. 상기 씰 패턴(72) 위로 컬러필터 기판(50) 위치하고 있다. 상기 컬러필터 기판(50)에는 도시하지 않았지만 블랙 매트릭스(black matrix)와 컬러필터층 및 공통전극이 형성되어 있다.

반면, 액정 주입구의 씰 패턴(70) 부분을 절단한 도 3b를 참조하면, 절연 기판(11) 상에 게이트 절연막(25)이 형성되어 있으며, 그 위로 제 1 내지 제 3 보호층(33, 34, 35)이 차례로 형성되어 있다. 그 위로 'ㄷ'자 모양의 주입구 씰 패턴(70)이 형성되어 있다. 그 위로는 도 3a에서와 동일하게 컬러필터 기판(50)이 위치하고 있다.

그러나, 전술한 구조를 가지며 형성된 액정패널에 있어서, 평평한 보호층 위에 형성된 주입구 씰 패턴(70)과 주입구 이외의 액정패널 테두리의 비표시부(NA)에 형성된 씰 패턴(72)은 액정 주입구 이외의 영역에서 상기 씰 패턴(72)과 접촉력을 강화하기 위해 형성한 보호층홀(37)로 인해 실란트가 보호층홀(37)을 채우며 씰 패턴(72)을 형성하므로 상기 보호층홀(37) 깊이 만큼의 단차가 주입구 씰 패턴(70)과그 외의 씰 패턴(72)간에 발생하여 셀갭이 달리 형성된다. 따라서, 액정패널 완성 후, 주입구 주변에 샐갭 얼룩이 발생하는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 액정 주입구에 형성되는 씰 패턴 하부의 어레이 기판에 있어, 액정 주입구 영역에 게이트 배선 또는 V_com배선 형성 시 동일한 재질의 금속으로 게이트 금속층을 형성하고, 상기 금속층 상부에 형성된 보호층에 홀을 형성함으로서 주입구 영역과 상기 주입구 이외의 비표시 영역에서의 씰 패턴 하부의 환경을 동일하게 구성하여 주입구 영역의 씰 패턴인 댐 패턴과 그 외 영역에서의 씰 패턴과의 단차를 제거하여 셀 갭 불량을 방지하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치용 액정패널의 개략적인 평면도.

도 2는 도1의 액정 주입구 영역을 확대한 도면.

도 3a와 도3b는 도 2의 A-A, B-B에 따라 절단한 단면도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 액정패널의 액정 주입부 영역을 도시한 도면.

도 5는 도 4의 C-C에 따라 절단한 단면도.

도 6은 도 4의 D-D에 따라 절단한 단면도.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 의한 액정패널용 어레이 기판의 박막 트랜지스터를 포함하는 화소를 절단한 제조 공정별 단면도.

도 8a 내지 도 8d는 도 4의 C-C에 따라 절단한 부분 중 어레이 기판만을 도시한 제조 공정 단계별 단면도.

도 9a 내지 도 9d는 도 4의 D-D에 따라 절단한 부분 중 어레이 기판만을 도시한 제조 공정 단계별 단면도.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 액정패널의 액정 주입구 영역을 도시한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 어레이 기판 121 : V_com배선

122 : 주입구 금속층 137, 138 : 보호층홀

170 : 주입구 씰 패턴 172 : 씰 패턴

IA : 액정 주입구 NA : 비표시부

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 이격하여 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 정의된 기판 상의 표시부에 다수개의 게이트 전극과 비표시부에 주입구 영역에서는 좁은 폭을 갖는 V_com배선과 주입구 영역에 상기 좁은 폭을 갖는 Vcom 배선에서 일정간격 이격하여 주입구 금속층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 V_com배선과 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 V_com배선 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 V_com배선(121)이 세로방향으로 형성되어 있다. 이때 상기 V_com배선(121)은 액정 주입구(IA) 영역에는 그 배선 폭 일부가 제거되어 좁은 폭을 가지며 형성되는데 이는 액정 주입구(IA)에 있어서액정 주입 후, 상기 액정 주입구에 봉지제를 디스펜싱하고, 자외선(UV)을 쪼여 상기 봉지제를 경화하는 공정을 진행한다. 이때, 조사되는 자외선(UV)을 V_com배선을 이루는 금속층이 차단하여 봉지제가 미경화되는 문제가 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다. 액정패널의 비표시부(NA)에 위치하는 상기 V_com배선(121)은 액정패널 구동에 중요한 신호 배선이며 부하가 많이 걸리게 되므로 가능한 그 배선폭을 넓게 형성하고 있다.

상기 V_com배선(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 V_com배선(121)이 형성되어 있다. 상기 V_com배선(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 V_com배선(121) 위의 씰 패턴(172)이 형성되는 위치에 대응되는 제1 내지 제3보호층(133, 134, 135)은 패터닝되어 그 하부의 V_com배선(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 V_com배선(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 않았지만 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 V_com배선을 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 8d와도 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 V_com배선(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 V_com배선(121)과 주입구 금속층(122)을 형성할 수 있다. 다음, 상기 게이트 전극(114)과 게이트 배선(미도시) 및 V_com배선(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 V_com배선(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 부분에대해서는 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.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 액정패널은 액정 주입구영역의 씰 패턴 하부에 금속층 및 상기 금속층을 노출시키는 보호층홀이 형성되어 주입구를 제외한 비표시 영역에 형성된 씰 패턴 하부와 동일한 환경이 조성되므로 씰 패턴간의 단차가 발생하지 않게 된다. 따라서 액정패널 완성 후 주입구와 그 외 영역간의 씰 패턴 단차로 인한 샐갭 불량을 방지할 수 있다.

Claims

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 이격하여 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 액정층

을 포함하여 구성되는 액정표시장치용 액정패널.
제 1 항에 있어서,

상기 주입구 영역에 형성된 주입구 금속층은 상부에 위치하는 씰 패턴 모양과 동일한 모양으로 형성되는 액정표시장치용 액정패널.
제 1 항에 있어서,

상기 주입구 영역에 형성된 주입구 금속층은 사각형 모양으로 형성되는 액정표시장치용 액정패널.
제 3 항에 있어서,

상기 사각형 모양의 주입구 금속층은 상기 금속층 상부에 위치하는 주입구 씰 패턴을 포함시키며 최소한의 크기를 갖도록 형성되는 사각형 보다 그 크기가 같거나 작게 형성되는 액정표시장치용 액정패널.
제 1 항에 있어서,

상기 주입구 영역에서 댐 역할을 하며 다수의 일정 모양의 패턴을 형성하는 씰 패턴은 주입구 외측으로 'ㄷ' 또는 '<'의 모양을 갖는 액정표시장치용 액정패널.
제 1 항에 있어서,

상기 보호층은 무기절연막/유기절연막/무기절연막의 3층 구조인 액정표시장치용 액정패널.
제 1 항에 있어서,

상기 보호층은 유기절연막의 단층구조인 구조인 액정표시장치용 액정패널.
제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 유기절연막은 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl) 중에 선택된 하나인 액정표시장치용 액정패널.
기판 상에 다수개의 화소가 형성되는 표시부와 상기 표시부 테두리의 비표시부 및 비표시부 일측의 주입구 영역을 정의하는 단계와;

표시부와 비표시부 및 주입구 영역이 정의된 기판 상의 표시부에 다수개의게이트 전극과 비표시부에 주입구 영역에서는 좁은 폭을 갖는 V_com배선과 주입구 영역에 상기 좁은 폭을 갖는 Vcom 배선에서 일정간격 이격하여 주입구 금속층을 형성하는 단계와;

상기 게이트 배선 및 V_com배선과 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 V_com배선 및 주입구 금속층을 노출시키는 다수개의 보호층홀을 형성하는 단계와;

상기 드레인 콘택홀 및 보호층홀이 형성된 보호층 위로 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계

를 포함하는 액정패널용 어레이 기판의 제조 방법.