KR20050000684A

KR20050000684A - 액정표시장치와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050000684A
Application number: KR1020030041164A
Authority: KR
Inventors: 김웅권
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-06

Abstract

본 발명은 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치용 어레이기판을 구성할 때, 상부에 위치한 구성층과 하부에 위치한 구성층을 접촉하도록 하기 위해 콘택홀을 형성하게 되는데, 이러한 콘택홀은 적하방식으로 액정을 주입할 때, 상기 콘택홀의 내부로 액정이 채워지게 되므로 액정량의 차이를 유발하게 된다.

이러한 액정량의 차이는 빛의 편광특성을 왜곡하여 화질을 저하하는 문제를 유발한다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액정패널을 제작할 때, 갭 유지수단으로 어레이기판에 패턴된 스페이서(spacer)를 형성하고, 스페이서(spacer)와 동일한 물질로 상기 콘택홀을 채워 이를 평탄화한다.

이와 같이 하면, 액정패널내에 충진되는 액정량의 차이를 최소화 할 수 있어 고화질을 구현하는 액정패널을 제작할 수 있는 장점이 있다.

Description

액정표시장치와 그 제조방법{LCD and method for fabricating the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 패턴된 스페이서(spacer)를 포함하고, 어레이기판에 구성된 콘택홀이 상기 스페이서와 동일한 물질로 채워진 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

이하, 도 1을 참조하여 액정표시장치의 구성과 이에 따른 동작특성을 개략적으로 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 블랙매트릭스(52)와 컬러필터(적, 녹, 청)와, 상기 컬러필터(54a,54b,54c)상에 투명한 공통 전극(58)이 형성된 상부기판(50)과, 화소 영역(P)과 화소 영역 상에 형성된 화소 전극(32)과 스위칭소자(T)를 포함한 어레이배선이 형성된 하부 기판(10)으로 구성되며, 상기 상부 기판(50)과 하부 기판(10) 사이에는 액정(70)이 충진되어 있다.

상기 하부 기판(10)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트 배선(16)과 데이터 배선(26)이 형성된다.

상기 화소 영역(P)은 상기 게이트 배선(16)과 데이터 배선(26)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소 영역(P)상에 형성되는 화소 전극(32)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다.

전술한 바와 같은 구성을 가지고 제작되는 액정패널은 이하, 흐름도 2를 참조하여 액정패널의 제작순서를 간략히 설명한다.

도 2는 일반적으로 적용되는 액정셀의 제작 공정을 도시한 흐름도로써, st1 단계에서는 먼저 하부기판을 준비한다. 상기 하부기판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 TFT와 일대 일 대응하게 화소전극이 형성되어 있다.

st2 단계는 상기 하부기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다.

상기 배향막 형성은 고분자 박막의 도포와 러빙(Rubbing) 공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하고, 하부기판 상의 전체에 균일한 두께로 도포되어야 하고, 러빙 또한 균일해야 한다.

상기 러빙은 액정의 초기 배열방향을 결정하는 주요한 공정으로, 상기 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.

일반적으로, 배향막은 유기질의 유기배향막인 폴리이미드(polyimide)계열이 주로 쓰이고 있다.

러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙 방향에 따라 액정 분자들이 정렬하게 된다.

st3 단계는 씰 패턴(seal pattern)을 인쇄하는 공정을 나타낸다.

액정셀에서 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 상기 씰 패턴은 열경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.

st4 단계는 스페이서(Spacer)를 산포하는 공정을 나타낸다.

액정 셀의 제조공정에서 상부기판과 하부기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포시 하부기판에 대해 균일한 밀도로 산포해야 하며, 산포 방식은 크게 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서 만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있다.

또한, 건식 산포에는 정전기를 이용하는 정전 산포식과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포식으로 나뉘는데, 정전기에 취약한 구조를 갖고 있는 액정 셀에서는 제전 산포법을 많이 사용한다.

상기 스페이서 산포 공정이 끝나면, 컬러필터 기판인 상부기판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하부기판의 합착공정으로 진행된다(st5).

상부기판과 하부기판의 합착 배열은 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되는데, 보통 수 μm의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질 특성을 기대할 수 없다.

st6 단계는 상기 st1 내지 st5 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 일반적으로 액정 셀은 대면적의 유리기판에 다수개의 액정 셀을 형성한 후 각각 하나의 액정 셀로 분리하는 공정을 거치게 되는데, 이 공정이 셀 절단 공정이다.

초기 액정 표시장치의 제조공정에서는 여러 셀을 동시에 액정주입후 셀단위로 절단하는 공정을 진행하였으나, 셀 크기가 증가함에 따라 단위 셀로 절단한 후, 액정을 주입하는 방법을 사용한다.

셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단 선을 형성하는 스크라이브(Scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.

st7 단계는 각 단위 셀로 절단된 액정 셀에 액정을 주입하는 단계이다.

단위 액정 셀은 수백 cm²의 면적에 수 μm의 갭을 갖는다. 따라서, 이런 구조의 셀에 효과적으로 액정을 주입하는 방법으로 셀 내외의 압력 차를 이용한 진공 주입법이 가장 널리 이용된다.

전술한 바와 같은 공정 중 상기 스페이서는 설명한 바와 같이 주로 별도의 규격화된 스페이서를 사용하나, 이 방법은 스페이서를 산포하는 방법상의 제약이 많다. 또한, 대면적에 적용할 시 균일 한 셀갭을 얻기 어렵게 된다.

따라서, 기판의 제작공정 중 스페이서를 패턴하여 형성하는 방법이 많이 연구되고 있다.

기판에 직접 패턴되는 스페이서는 상기 하부기판 또는 상부기판(컬러필터 기판)에 형성할 수 있으며, 하부기판에 구성될 경우에는 일반적으로 상기 하부기판의 어레이 배선 상부에 형성한다.

전술한 패턴드 스페이서가 형성된 종래에 따른 액정표시장치의 단면 구성을 이하, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 종래에 따른 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이다.

도시한 바와 같이, 액정 표시장치(B)는 어레이 기판(A1)과 컬러 기판(A2)으로 구성되며, 어레이기판(A1)은 다수의 화소 영역(P)으로 정의되고 각 화소(P)마다 박막트랜지스터(T)와 화소 전극(32)이 구성된다.

상기 각 화소 영역(P)의 일 측과 타 측으로는 게이트 배선(도 1의 16)과 데이터 배선(26)이 수직하게 교차하여 구성된다

상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트 배선(도 1의 16)과 연결되는 게이트 전극(12)과, 게이트 전극(12) 상부의 반도체층(20)과 반도층(20) 상부에 위치하고 상기 데이터 배선(26)과 연결된 소스 전극(22)과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(24)으로 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 게이트 배선(도 1의 16)과 데이터 배선(26)의 사이에는 두 배선의 절연을 위해 제 1 절연막(14)이 구성되고, 상기 박막트랜지스터(T)와 상기 화소 전극(32)사이 또한 제 2 절연막(28)이 개재되어 있다.

상기 어레이기판(A1)과 대응하여 구성된 제 2 기판(A2)의 일면에는 상기 어레이기판(A1)에 구성된 박막트랜지스터(T)와 경우에 따라서는 게이트 배선(도 1의 16)과 데이터 배선(26)에 대응하여 빛 차단수단인 블랙매트릭스(black matrix 52)가 구성된다.

이때, 상기 게이트 배선(도 1의 16)과 데이터 배선(26)에 대응하는 블랙매트릭스(52)는, 상기 게이트 및 데이터 배선(16,26)과 화소 전극(32) 사이의 이격 영역을 충분히 가릴 수 있을 정도의 면적으로 구성된다.

상기 블랙매트릭스(52)가 형성된 기판(50)의 전면에는 각 화소(P)에 대응하여 적색과 녹색과 청색 중 선택된 순서로 컬러필터(54a,54b,54c)가 구성된다.

상기 컬러필터(54a,54b,54c)가 형성된 기판(50)의 전면에는 평탄화막(56)과 투명한 공통전극(58)이 순차 적층되어 구성된다.

연속하여, 상기 공통 전극(58)의 하부에는 상기 어레이기판(A1)과 컬러필터 기판(A2)의 갭을 유지하기 위한 기둥형상의 스페이서(60)를 구성한다.

상기 기둥형상의 스페이서(60)는 컬러필터 기판에 직접 형성하게 되며, 일반적으로는 광 또는 열에 의해 경화되는 물질을 사용하게 된다.

상기 스페이서가 형성된 컬러필터기판(A2)과 상기 어레이기판(A1)사이에 액정(28)을 충진하는 공정을 진행함으로서 종래에 따른 액정표시장치를 제작할 수 있게 된다.

그런데, 상기 액정은 크게 진공주입 방식과 적하방식으로 충진할 수 있다.

상기 진공 주입방식은 액정패널을 실런트를 이용하여 약간의 주입구만을 남긴 채 완전히 밀봉한 후, 액정이 담긴 수조에 상기 주입구 부분을 담그어 진공 상태에서 자연스럽게 액정을 충진하는 방식이다.

이러한 방식은 액정패널을 제작하는데 까다로운 조건들이 수반되고, 또한 그 방법상 액정에 의해 액정패널이 오염될 수 있는 문제가 있다. 또한, 주입구를 봉지하고 이를 경화하는 공정에서 빛에 의해 액정이 열화 하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 액정의 낭비가 너무 심한 것이 제일 큰 문제로 대두되고 있다.

반면, 적하방식은 진공상태가 아닌 환경에서 완성된 어레이기판 또는 컬러필터 기판에 정해진 양만큼의 액정을 떨어 뜨려 채우는 방법이다.

자세히는, 대면적 기판에 상기 컬러필터 기판 또는 어레이기판이 다수개 형성되며, 각각의 주변으로 실런트가 코팅된 상태에서 각 셀 마다 액정을 떨어뜨려 채우는 방법이다.

이러한 방법은, 상기 진공주입 방식에 비해 액정의 낭비가 없을 뿐 아니라 여러 면에서 장점을 가진다.

그러나, 적하 방식으로 액정을 충진하는 경우에는 앞서 언급한 바와 같이 일정량이 충진되기 때문에, 상기와 같이 어레이기판에 형성되는 다수의 콘택홀에 의해 액정량에 오차를 발생하게 된다.

즉, 액정을 적하 방식으로 떨어뜨리면 액정이 셀내에 퍼지는 과정에서 상기 콘택홀의 내부로 유입되어 전술한 오차가 발생하는 것이다.

어레이기판 내에 구성된 콘택홀의 부피를 계산해 보면 XGA급 일 경우, 콘택홀 사이즈는 10㎛*10㎛로 설계된다.(이때, 콘택홀이 형성되는 절연막의 두께가 3㎛이고, 한 화소 내에 하나의 콘택홀이 형성될 경우이다.)

이와 같은 경우, 상기 콘택홀의 내부에는 약 1,71ml의 부피를 채울 수 있다.

또한, 상기 드레인 전극에 대응하여 구성된 콘택홀 뿐 아니라 경우에 따라, 게이트 배선의 상부에 스토리지 캐패시터가 구성된 구조라면 상기 스토리지 캐패시터부에도 콘택홀이 구성된다.

이와 같은 경우에는 상기 두 개의 콘택홀 내부에 약 1.0m1의 부피를 담을 수 있게 된다.

달리 말하면, 상기 콘택홀의 내부에 앞서 언급한 부피만큼의 액정이 채워지게 되는 것이다.

따라서, 최초의 설계조건과는 달리 한 화소에 대해 편광에 기여하는 액정량의 차이가 발생하게 되며, 이는 화질을 저하하는 원인이 되는데 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 본 발명에 따른 액정표시장치는 패턴드 스페이서를 어레이기판에 형성하고, 패턴드 스페이서를 형성하는 공정 중 이와 동일한 물질로 상기 콘택홀을 채우는 공정을 진행하는 방법을 제안한다.

이와 같이 하면, 적하방식으로 액정을 충진할 때 액정량의 차이가 발생하지 않아 고화질의 액정표시장치를 제작할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 액정패널을 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2는 액정패널이 제작되는 순서를 도시한 블록도이고,

도 3은 종래에 따른 액정표시장치의 일부를 도시한 확대 단면도이고,

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,

도 5는 도 4d의 또 다른 공정을 나타낸 단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일부를 도시한 확대 단면도이다.

< 도면의 부호에 대한 간단한 설명 >

100, 200 : 기판 102 : 게이트 전극

106 : 게이트 절연막 108 : 액티브층

110 : 반도체층 112 : 소스 전극

114 : 드레인 전극 116 : 데이터 배선

118 : 보호막 122 : 화소 전극

126 : 스페이서 202 : 블랙 매트릭스

204a,b,c : 컬러필터 206 : 평탄화막

208 : 공통 전극

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터가 구성된 기판의 상부에 구성되고, 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 포함하는 보호막과; 상기 노출된 박막트랜지스터와 접촉하면서 상기 화소 영역에 구성된 투명한 화소 전극과; 상기 박막트랜지스터의 상부에 위치한 기둥 형상의 스페이서와, 이와 동일한 물질로 상기 콘택홀에 채워진 콘택홀 평탄화 수단을 포함한다.

상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 접촉하는 게이트 전극과, 게이트 전극 상부의 액티브층과, 액티브층 상부에 위치하고 상기 데이터 배선과 접촉하는 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극을 포함한다.

상기 스페이서는 감광성 유기물질로 구성된다.

본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과는 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 포함하는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 노출된 박막트랜지스터와 접촉하면서 상기 화소영역에 위치하는 투명한 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터의 상부에 기둥형상의 스페이서를 형성하고, 이와 동일한 물질로 상기 콘택홀을 채우는 단계를 포함한다.

상기 스페이서는 감광성 유기물질로 형성되며 이러한 물질로는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등이 있다.

상기 스페이서를 형성하고, 이와 동일물질로 드레인 콘택홀을 채우는 단계는

상기 화소 전극이 형성된 기판의 전면에 포지티브 특성을 가진 감광성 유기물질을 증착하여 선행 스페이서층을 형성하는 단계와; 상기 선행 스페이서층이 형성된 기판의 이격된 상부에, 투과부와 반투과부와 차단부로 구성된 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와; 상기 노광된 선행 스페이서층을 현상하여, 기둥형상의 스페이서를 형성하는 동시에, 상기 콘택홀의 내부에 상기 스페이서층을 남기는 단계를 포함하는 것을 제 1 특징으로 한다.

상기 마스크의 차단부는 상기 스페이서가 형성될 선행 스페이서층에 위치하고, 상기 반투과부는 상기 콘택홀에 대응하여 위치한다.

상기 화소 전극이 형성된 기판의 전면에 네가티브 특성을 가진 감광성 유기물질을 증착하여 선행 스페이서층을 형성하는 단계와; 상기 선행 스페이서층이 형성된 기판의 이격된 상부에, 투과부와 반투과부와 차단부로 구성된 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와; 상기 노광된 선행 스페이서층을 현상하여, 기둥형상의 스페이서를 형성하는 동시에, 상기 콘택홀의 내부에 상기 스페이서층을 남기는 단계

를 포함하는 것을 제 2 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

-- 실시예 --

본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은 어레이기판에 스페이서를 형성하는 동시에, 이와 동일한 물질을 콘택홀에 남기는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 4a 내지 도 4f를 참조하여, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(100)상에 알루미늄(Al)및 알루미늄계열의 저저항 금속을 증착하고 패턴하여, 게이트 전극(102)과 게이트 배선(미도시)을 형성한다.

상기 게이트 전극(102)과 게이트 배선(미도시)은 신호지연(signal delay)을 방지하기 위해 일반적으로 저 저항 금속인 알루미늄계열의 금속을 사용하지만, 이러한 금속은 화학적 물리적으로 안정성이 낮기 때문에 이를 보완하기 위한 버퍼금속층을 상기 알루미늄계열 금속의 상부에 적층하는 이중 금속층 구조로 형성할 수도 있다.

다음으로, 상기 게이트 전극(102)과 게이트 배선(미도시)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiN_X)과 산화 실리콘(SiO₂)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(106)을 형성한다.

연속하여, 상기 게이트 절연막(106)의 상부에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 전극에 대응하는 게이트 절연막 상에 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)을 형성한다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta)등을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(108)의 상부에서 이와는 접촉하고 서로 이격하여 위치하는 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)을 형성한다.

동시에, 상기 소스 전극(112)과 연결되고 앞서 형성한 게이트 배선(미도시)과는 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(116)을 형성한다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(112,114)과 데이터 배선(116)이 형성된 기판(100)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(118)을 형성한다.

연속하여, 상기 보호막(118)을 패턴하여 상기 드레인 전극(114)을 노출하는드레인 콘택홀(120)을 형성한다.

다음으로, 상기 보호막(118)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 노출된 드레인 전극(114)과 접촉하면서 상기 화소 영역(P)에 위치하는 투명한 화소 전극(122)을 형성한다.

도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 화소 전극(122)이 형성된 기판(100)의 전면에 앞서 보호막(118)을 형성한 수지를 포함하는 광감성 유기물질 중 선택된 하나를 증착하여 선행 스페이서층(124)을 형성한다.

상기 감광성 유기막인 선행 스페이서층(124)은 빛이 조사된 영역이 현상액에 의해 제거되는 특성을 가진 포지티브(positive)형 또는 빛을 받지 않은 부분이 현상액에 의해 제거되는 특성을 가진 네가티브(negative)형을 사용할 수 있다.

상기 선행 스페이서층(124)이 형성된 기판(100)의 이격된 상부에 투과부(E)와 반투과부(H)와 차단부(F)로 구성된 마스크(M)를 위치시킨다.

이때, 상기 선행 스페이서층(124)이 포지티브인 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이, 패턴되는 부분에 대응하는 마스크(M)의 차단부가 구성되고, 상기 드레인 콘택홀에 대응하는 부분에는 마스크의 반투과부(H)가 구성된다.

반대로, 네가티브(negative)특성을 가졌다면 도 5에 도시한 바와 같이, 패턴되는 부분에 대응하는 마스크(M)는 투과부(E)가 위치하여야 하고, 드레인 콘택홀에 대응하는 부분에는 마스크의 반투과부(H)가 위치해야 한다.

상기 반투과부에 대응하는 부분은 네가티브의 경우 조사된 빛으로부터 일부에너지만을 전달받아 포토레지스트가 가교되기 때문에, 드레인 콘택홀에 대응하는 부분의 선행 스페이서 층은 상부 일부만이 제거되는 결과를 얻을 수 있다.

포지티브의 경우에도 드레인 콘택홀에 대응하는 부분은 일부만이 노광되므로, 상기 드레인 콘택홀의 상부의 선행 스페이서 층이 제거되는 결과를 얻을 수 있다.

다음으로, 상기 마스크(M)를 통해 선택적으로 하부의 선행 스페이서층(124)에 빛을 조사하는 공정 및 현상공정을 연속하여 진행한다.

이와 같이 하면, 상기 도 4e에 도시한 바와 같이, 기둥 형상의 패턴된 스페이서(126)가 형성되고, 상기 드레인 콘택홀에는 선행 패턴드 스페이서(D)가 채워져 드레인 콘택홀(120)이 평탄화 되는 결과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 4f에 도시한 바와 같이, 전술한 패턴드 스페이서(126)가 형성된 기판의 상부에 적하방식으로 액정을 충진하여 액정층(128)을 형성한다.

이때, 액정은 종래와는 달리 액정량에 차이가 발생하지 않는다.

전술한 바와 같이 제작된 어레이기판을 포함하는 본 발명에 따른 액정표시장치를 이하, 도 6을 참조하여 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(B)는 어레이기판(A1)과 컬러필터 기판(A2)을 액정층(128)을 사이에 두고 이격하여 구성한다.

상기 제 1 기판(100)은 화소 영역(P)에 대응하여 게이트 전극(102)과 게이트 전극(102)상부의 반도체층(112,114)과, 반도체층 상부의 소스 전극(112)과 드레인전극(114)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성하고, 상기 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소 전극(122)을 구성한다.

평면적으로, 사각형상의 화소 영역(P)의 일측으로 상기 게이트 전극(102)과 연결된 게이트 배선(미도시)을 구성하고, 상기 게이트 배선(미도시)과는 게이트 절연막(106)을 사이에 두고 수직하게 교차하는 데이터 배선(116)을 구성한다.

상기 박막트랜지스터(T)와 상기 화소 전극(122)은 보호막(118)을 사이에 두고 구성하며, 이때, 상기 드레인 전극(114)은 보호막(118)을 식각하여 형성한 드레인 콘택홀(120)을 통해 상기 화소 전극(122)을 연결하게 된다.

상기 박막트랜지스터(T)의 상부에는 기둥형상으로 패턴된 스페이서(126)를 구성하는데, 상기 스페이서(126)를 형성하는 공정 중 상기 드레인 콘택홀(120)의 내부에 스페이서와 동일한 물질(D)을 채워넣음으로써 드레인 콘택홀(120)이 평탄화 될 수 있다.

상기 어레이 기판(A1)과 마주보는 컬러필터 기판(A2)은 투명한 기판(200)의 일면에 상기 박막트랜지스터(T)와 게이트 배선(미도시)및 데이터 배선(116)에 대응하도록 블랙매트릭스(202)를 형성한다.

다음으로, 상기 블랙매트릭스(202)의 상부에 위치하고, 상기 화소 영역(P)에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(204a,204b.204c)를 임의의 순서대로 반복하여 형성한다.

상기 컬러필터(204a,204b,204c)의 전면에는 컬러필터의 표면을 평탄화 하는 절연특성을 가지는 평탄화막(206)을 형성하고, 평탄화막(206)의 전면에는 투명 공통전극(208)을 형성한다.

상기 투명 공통전극(208)은 앞서 공정에서 설명한 투명한 화소 전극(122)과 동일한 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 형성한다.

경우에 따라, 상기 평탄화막(226)은 형성하지 않을 수도 있다.

전술한 구성에서, 상기 스페이서(126)를 형성하는 공정에서 상기 드레인 콘택홀(120)을 평탄화하여, 드레인 콘택홀(120)에 의한 액정(128)량의 차이를 방지할 수 있는 결과를 얻을 수 있어, 고화질을 구현하는 액정표시장치를 제작할 수 있는 장점이 있다.

전술한 바와 같은 구성으로, 본 발명에 따른 액정표시장치를 제작할 수 있다.

따라서, 본 발명과 같이 액정표시장치를 제작하게 되면, 드레인 콘택홀을 평탄화 하는 구성임으로 직하방식으로 액정을 충진하는 경우, 액정량의 차이가 발생하지 않는다.

따라서, 고화질을 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims

기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과;

상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와;

상기 박막트랜지스터가 구성된 기판의 상부에 구성되고, 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 포함하는 보호막과;

상기 노출된 박막트랜지스터와 상기 콘택홀내에서 접촉하면서 상기 화소 영역으로 연장 구성된 투명한 화소 전극과;

상기 박막트랜지스터의 상부에 위치한 기둥 형상의 스페이서와;

상기 콘택홀에 채워진 콘택홀 평탄화 수단

을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 접촉하는 게이트 전극과, 게이트 전극 상부의 액티브층과, 액티브층 상부에 위치하고 상기 데이터 배선과 접촉하는 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 스페이서는 감광성 유기물질로 구성된 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 콘택홀 평탄화 수단은 상기 스페이서와 동일한 물질로 구성된 액정표시장치용 어레이기판.
기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와;

상기 게이트 배선과는 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;

상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;

상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 포함하는 보호막을 형성하는 단계와;

상기 노출된 박막트랜지스터와 접촉하면서 상기 화소영역에 위치하는 투명한 화소 전극을 형성하는 단계와;

상기 박막트랜지스터의 상부에 기둥형상의 스페이서를 형성하고, 이와 동일한 물질로 상기 콘택홀을 채우는 단계

를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선과 접촉하는 게이트 전극과, 게이트 전극 상부의 액티브층과, 액티브층 상부에 위치하고 상기 데이터 배선과 접촉하는 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 스페이서는 감광성 유기물질로 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 감광성 유기물질은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 화소 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성금속 그룹 중 선택된 하나로 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 스페이서를 형성하고, 이와 동일물질로 드레인 콘택홀을 채우는 단계는

상기 화소 전극이 형성된 기판의 전면에 포지티브 특성을 가진 감광성 유기물질을 증착하여 선행 스페이서층을 형성하는 단계와;

상기 선행 스페이서층이 형성된 기판의 이격된 상부에, 투과부와 반투과부와 차단부로 구성된 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와;

상기 노광된 선행 스페이서층을 현상하여, 기둥형상의 스페이서를 형성하는 동시에, 상기 콘택홀의 내부에 상기 스페이서층을 남기는 단계

를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 10 항에 있어서,

상기 마스크의 차단부는 상기 스페이서가 형성될 선행 스페이서층에 위치하고, 상기 반투과부는 상기 콘택홀에 대응하여 위치하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 스페이서를 형성하고, 이와 동일물질로 드레인 콘택홀을 채우는 단계는

상기 화소 전극이 형성된 기판의 전면에 네가티브 특성을 가진 감광성 유기물질을 증착하여 선행 스페이서층을 형성하는 단계와;

상기 선행 스페이서층이 형성된 기판의 이격된 상부에, 투과부와 반투과부와 차단부로 구성된 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와;

상기 노광된 선행 스페이서층을 현상하여, 기둥형상의 스페이서를 형성하는 동시에, 상기 콘택홀의 내부에 상기 스페이서층을 남기는 단계

를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 마스크의 차단부는 상기 스페이서가 형성될 선행 스페이서층에 위치하고, 상기 반투과부는 상기 콘택홀에 대응하여 위치하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 1 기판과 제 2 기판과;

제 1 기판 상에 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선과;

상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 박막트랜지스터와;

상기 박막트랜지스터가 구성된 기판의 상부에 구성되고, 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 포함하는 보호막과;

상기 노출된 박막트랜지스터와 접촉하면서 상기 화소 영역에 구성된 투명한 화소 전극과;

상기 박막트랜지스터의 상부에 위치한 기둥 형상의 스페이서와, 상기 콘택홀에 채워진 콘택홀 평탄화 수단과;

상기 스페이서와 콘택홀 평탄화 수단이 구성된 제 1 기판의 전면에 구성된 액정층과;

상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판의 일면에 부분적으로 위치한 블랙매트릭스와;

상기 화소 영역에 대응하여 상기 블랙매트릭스가 구성된 제 1 기판의 일면에 구성된 컬러필터와;

상기 컬러필터의 전면에 구성된 투명한 공통전극을

포함하는 액정표시장치.