KR20050070326A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MMG 모델 액정표시장치의 칼라 필터 기판 상에 형성되는 칼라 필터층의 두께 편차를 보상하기 위하여 어레이 기판 상에 보상 패턴을 형성하여 합착함으로써 균일한 셀 갭을 유지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 액정표시장치에 있어서, 상기 칼라 필터 기판의 칼라 필터층의 두께 편차가 발생한 영역에 대응되는 어레이 기판의 게이트 버스 라인 상에 보상 패턴이 배치되어 있고, 상기 보상 패턴 상에 셀 갭 유지를 위한 지지부가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 보상 패턴은 어레이 기판의 엑티브층 상에 존재하고, 상기 보상 패턴은 어레이 기판의 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인층 상에 존재하며, 상기 보상 패턴은 엑티브층의 비정질 실리콘과 오믹 콘택층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LCD AND METHOD FOR MANUFACTURING LCD}

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 글라스 기판 상에 해상도가 다른 칼라 필터 기판이 제작된 경우, 어레이 기판과의 합착시 균일한 셀 갭(cell gap)을 유지할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 액정표시장치는 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 많은 단점을 갖고 있었다.

이에 반하여, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 저 전력 소비화 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.

상기와 같은 액정표시장치는 TFT 소자와 화소 전극을 형성하는 어레이 기판과 레드, 그린, 블루의 칼라 필터층이 형성되어 있는 칼라 필터 기판이 액정층을 사이에 두고 합작된 구조를 하고 있다.

상기와 같이, 두 기판이 합착되어 액정 패널이 제조되면, 상기 액정 패널 영역으로 구동 신호와 데이터 신호를 인가하여 화소 전극 상에 전계를 발생시키고, 발생된 전계에 의하여 액정 분자를 트위스트 시켜, 백라이트로부터 진행하는 광의 투과율을 조절한다.

상기 투과율이 조절된 광은 상기 칼라 필터 기판의 칼라 필터층을 진행하면서 화상을 디스플레이 하게 된다.

상기 칼라 필터 기판의 제조 공정은 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 컬러 필터 기판 제조공정을 도시한 단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 글라스 기판(10) 상에 크롬(Cr)과 같은 저 반사 특성을 가지는 불투명 금속을 증착하고 패턴하여 형성하거나, 감광성 블랙수지를 도포한 후 이를 노광하고 식각하여 블랙 매트릭스를 형성한다.

상기와 같이 글라스 기판(10) 상에 블랙매트릭스(1)가 형성되면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 레드(3: red), 그린(5: green), 블루(7: blue)의 컬러 필터층(R, G, B)을 형성한다.

보통 컬러 필터층(R, G, B)의 형성 방법은 안료분사법에 의하여 형성하는데, 상기 안료분사법은 미리 준비된 안료에 의해 조색되어 감광화된 레지스트(감광막)를 기판에 스핀 도포, 노광, 패턴하는 공정을 반복함으로써 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러 필터층(3, 5, 7)을 형성하는 방법이다.

상기 레드 컬러 필터층(3)이 상기 블랙매트릭스(1)의 격자 공간 상에 형성되면, 이후 그린 감광막을 도포하고, 노광 및 현상하여 그린 컬러 필터층(5)을 형성한다. 같은 방법으로 레드와 그린 컬러 필터층(3, 5)이 형성된 투명성 상부 기판(10) 상에 블루 감광막을 도포하고, 이를 노광 및 현상하여 블루 컬러 필터층을 형성하여 레드, 그린 블루 컬러 필터층(7)을 형성한다.

이와 같이 레드(R), 그린(G), 블루(B) 컬러 필터층(3, 5, 7)이 형성되면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 투명성 상부 기판(10) 상에 블랙매트릭스(1)와 레드, 그린, 블루 컬러 필터층(3, 5, 7)이 형성되면 평탄화 하기 위해, 상기 상부 기판(10) 상에 절연 특성을 가지는 투명한 수지를 도포하여 오버코트층(overcoat layer)(9)을 형성한다.

이후, 도면에서는 도시하지 않았지만, 공통 전극을 형성하고, 어레이 기판의 화소 전극과 함께 액정 분자를 트위스트 시킬 전계를 형성하게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 MMG 모델의 칼라 필터 기판의 구조를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, MMG(Multi Mode On Glass) 모델은 하나의 글라스 기판 상에 해상도가 각각 다른 액정 패널을 제조하는 것이다.

액정표시장치의 칼라 필터 기판을 제조하는 글라스 기판 상에 해상도가 VGA인 패널과, XGA인 패널이 함께 형성되어 있다.

XGA급 패널과 VGA 급 패널은 글라스 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스의 구조와 칼라 필터층의 폭도 서로 상이한데, 상기 VGA 급 모델은 화소 크기가 보다 커서 해상도가 낮고, 상기 XGA 급 모델은 화소 크기가 작아 해상도가 크다.

이와 같이 하나의 글라스 기판에 해상도가 다른 액정 패널을 동시에 형성하기 때문에 글라스 기판의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기와 같이 하나의 글라스 기판 상에 해상도가 다른 액정 패널을 함께 형성하는 MMG 모델은 상기 칼라 필터 기판을 형성할 때, 칼라 필터 레진을 형성할 때 스핀 코팅 방식에 의하여 형성되는데, 블랙 매트릭스 사이의 간격 차이로 인하여 형성되는 칼라 필터층의 높이가 달라지는 문제가 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 MMG 모델 액정표시장치의 기판 간 불균일한 셀 갭이 나타나는 문제점을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 칼라 필터 기판 상에 해상도가 서로 다른 액정 패널이 형성되기 때문에 칼라 레진의 스핑 코팅에 의하여 상기 칼라 필터 기판 표면의 두께 차이가 발생한다.

이와 같이 표면 두께가 달리 형성된 칼라 필터 기판과 어레이 기판이 합착되면 균일한 셀 갭을 유지할 수 없게 된다.

왜냐하면, 해상도가 낮은 VGA 모델의 칼라 필터층의 높이가 낮게 형성되고 해상도가 높은 XGA 모델의 칼라 필터층의 높이가 높게 형성되어 균일한 셀 갭을 형성하기 어려운 단점이 있다.

상기 어레이 기판과 칼라 필터 기판을 합착할 때 균일한 셀 갭 유지를 위하여 볼 스페이서를 산포하는 것 외에 상기 어레이 기판의 비 투과영역에 지지 스페이서를 배치하여 두 기판의 셀 갭을 유지하고 있으나, 셀 갭이 넓은 영역과 좁은 영역의 존재로 균일하게 셀 갭을 형성할 수 없다.

상기와 같이 불균일 셀 갭은 백라이트에서 발생하는 광로 차를 유발하고 이는 화질 불량으로 나타나게 된다.

본 발명은, MMG 모델의 특성에 따라 칼라 필터 기판의 표면 두께 차이가 발생하기 때문에 상대적으로 두께가 얇은 영역의 칼라 필터 기판과 합착하는 어레이 기판 상에 보상 패턴을 형성함으로써 균일한 셀 갭을 유지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 액정표시장치는,

액정표시장치에 있어서,

상기 칼라 필터 기판의 칼라 필터층의 두께 편차가 발생한 영역에 대응되는 어레이 기판의 게이트 버스 라인 상에 보상 패턴이 배치되어 있고, 상기 보상 패턴 상에 셀 갭 유지를 위한 지지부가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 보상 패턴은 어레이 기판의 엑티브층 상에 존재하고, 상기 보상 패턴은 어레이 기판의 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인층 상에 존재하며, 상기 보상 패턴은 엑티브층의 비정질 실리콘과 오믹 콘택층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 보상 패턴은 소오스/드레인 금속막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 액정표시장치 제조방법은,

복수의 해상도를 가진 패널 영역으로 구분되는 기판 상에 게이트 전극과 게이트 버스 라인을 형성하는 단계;

상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

상기 게이트 절연막 상에 박막 트랜지스터의 채널층과 오믹 콘택층으로 구성된 엑티브층과, 상기 게이트 버스 라인 상에 상기 엑티브층으로 구성된 보상 패턴을 형성하는 단계;

상기 엑티브층이 형성된 기판 상에 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인을 형성하는 단계; 및

상기 소오스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보상 패턴은 엑티브층 형성을 위한 식각 공정에서 상기 게이트 버스 라인 상에 사각형 패턴 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정표시장치 제조방법은,

기판 상에 게이트 전극과 게이트 버스 라인을 형성하는 단계;

상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

상기 게이트 절연막 상에 박막 트랜지스터의 채널층과 오믹 콘택층으로 구성된 엑티브층을 형성하는 단계;

상기 엑티브층 상에 소오스/드레인 금속막을 증착하고, 식각하여 소오스/드레인 전극 및 상기 게이트 버스 라인 상에 보상 패턴을 형성하는 단계; 및

상기 소오스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보상 패턴은 소오스/드레인 전극층 형성을 위한 식각 공정에서 상기 게이트 버스 라인 상에 사각형 패턴 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, MMG 모델의 특성에 따라 칼라 필터 기판의 표면 두께 차이가 발생하기 때문에 상대적으로 두께가 얇은 영역의 칼라 필터 기판과 합착하는 어레이 기판 상에 보상 패턴을 형성함으로써 균일한 셀 갭을 유지할 수 있다.

특히, 상기 보상 패턴을 어레이 기판 제조 공정 중 엑티브층 또는 소오스/드레인 전극 형성시 패턴을 형성함으로써 공정의 추가를 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 MMG 모델 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 글라스 기판 상에 수직으로 교차 배열된 데이터 버스 라인(103)과 게이트 버스 라인(101)이 단위 화소 영역을 한정하고 있고, 상기 단위 화소 영역 상에는 상기 데이터 버스 라인(103)과 평행한 방향으로 화소 전극(109)이 배치되어 있는 구조를 한다.

그리고 상기 데이터 버스 라인(103)과 게이트 버스 라인(101)이 수직으로 교차 배열되는 영역 상에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 배치되어 있다.

상기 박막 트랜지스터는 엑티브층을 사이에 두고 게이트 전극(100)과 소오스/드레인 전극(106a, 106b)으로 구성되어 있는데, 상기 드레인 전극(106b)은 상기 화소 전극(109)과 연결되어 있고, 상기 소오스 전극(106a)은 상기 데이터 버스 라인(103)과 연결되어 있다.

또한, 본 발명에서는 MMG 모델에서 칼라 필터 기판의 표면 두께 차로 인하여 셀 갭 불균형을 방지하기 위하여 게이트 버스 라인(101) 상에 두께 편차를 보상하기 위한 보상 패턴(120)이 배치되어 있다.

상기 보상 패턴(120)은 엑티브층 또는 소오스/드레인 금속막으로 구성되어 있다.

상기 칼라 필터 기판과 어레이 기판이 합착될 때, 상기 보상 패턴(120) 상에 지지 스페이서가 얼라인되어 합착되어, 두께 편차를 보상하여 전체적으로 균일한 셀 갭을 유지할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 MMG 모델 액정표시장치에서 셀 갭을 보상하는 모습을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, MMG 모델에 사용되는 칼라 필터 기판(200a)의 표면 두께가 얇은 영역(VGA)에 대응되도록 어레이 기판(200b) 상에 보상 패턴(120)이 형성되어 있다.

상기 보상 패턴(120) 상에는 지지 스페이서(220)가 얼라인되어 상기 칼라 필터 기판(200a)과 어레이 기판(200b)의 셀 갭을 균일하게 유지하도록 한다.

상기 보상 패턴(120)을 제조하는 공정은 어레이 기판(200b)의 제조 공정 중 엑티브 층 또는 소오스/드레인 전극 형성시 함께 형성한다.

즉, 상기 어레이 기판(200b) 상에 게이트 금속막(201)을 증착하고, 이를 식각하여 게이트 전극과 게이트 버스 라인을 형성한 다음, 상기 게이트 전극과 게이트 버스 라인이 형성된 상기 어레이 기판(200b)의 전 영역 상에 게이트 절연막(201)을 도포한다.

상기 게이트 절연막(201)이 도포된 어레이 기판(200b) 상에 박막 트랜지스터의 채널층을 형성할 비정질 실리콘 막과, 소오스/드레인 전극과의 상기 채널층의 도전율의 완충 작용을 하는 오믹 콘택층을 형성할 도핑된 비정질 실리콘 막을 도포하고, 식각하여 채널층과 오믹 콘택층으로 구성된 엑티브 층을 형성한다.

이때, 액정표시장치의 칼라 필터 기판(200a)에서 발생하는 두께 편차를 보상하기 위하여 상기 게이트 버스 라인 상에 엑티브층으로된 보상 패턴(120)을 형성하여둔다.

상기 엑티브층의 두께는 일반적으로 1~1.5㎛이므로, 상기 보상 패턴(120) 상에 지지 스페이서(220)가 놓일 경우 1~1.5㎛ 정도의 높이 보상을 할 수 있게 된다.

상기 엑티브층이 형성된 어레이 기판(200b) 상에 소오스/드레인 금속막을 증착하고 식각하여 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인을 형성하고, 계속해서 보호막(205)을 도포한 다음 콘택홀을 형성한다.

상기 콘택홀이 형성된 보호막(205) 상에 투명 금속이 ITO 금속막을 증착하고 식각하여 화소 전극을 형성하고, 상기 화소 전극이 형성된 어레이 기판(200b) 상에 표면 평탄화를 위하여 투명 절연 물질로된 오버 코트를 도포한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예로 상기 보상 패턴을 엑티브층으로 형성하지 않고 소오스/드레인 금속막으로 형성할 경우에는 다음과 같은 방법으로 형성한다.

상기 비정질 실리콘 막과 도핑된 비정질 실리콘 막을 식각하여 박막 트랜지스터의 엑티브층만을 형성하고, 상기 엑티브층이 형성된 어레이 기판 상에 소오스/드레인 전극을 형성하기 위하여 소오스/드레인 금속막을 증착하고 식각할 때, 상기 게이트 버스 라인(201) 상에 소오스/드레인 금속막으로된 보상 패턴(120)을 패턴닝을 형성한다.

상기 소오스/드레인 금속막의 두께는 상기 엑티브층의 두께보다 다소 두꺼운 2~2.5㎛의 두께를 가지고 있으므로, 상기와 같이 소오스/드레인 금속막 상에 지지 스페이서(220)가 놓일 경우 2~2.5㎛ 정도의 높이 보상을 할 수 있게된다.

도면에서는 도시하였지만 설명하지 않은 210은 칼라 필터층이고, 230은 오버 코트층이다.

도 6은 본 발명에 따른 MMG 모델 액정표시장치의 균일한 셀 갭을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 칼라 필터 기판(200a) 상에 칼라 필터층(210), 오버 코트층(230)이 형성되어 있고, 어레이 기판(200b) 상에는 게이트 버스 라인(201), 게이트 절연막(203), 보호막(205)이 형성되어 있다.

MMG 모델의 칼라 필터 기판(200a)의 표면 두께가 해상도가 높은 패널과 낮은 패널 사이에 발생하는 단차를 보상 패턴(120)이 보상하고 있다.

실험 결과 해상도가 높은 XGA 급의 칼라 필터층(210)의 높이가 해상도가 낮은 VGA 급 칼라 필터층(210)보다 높아져, 상기 VGA 급의 칼라 필터 영역과 합착되는 어레이 기판(200b)의 화소 영역 상에 보상 패턴(120)을 형성한다.

그렇게 하면 도시된 바와 같이, 두꺼운 두께를 갖는 칼라 필터층(210)의 칼라 필터 영역은 어레이 기판(200b)과 지지스페이서(220)만으로 셀 갭(cell gap)을 유지하고 있고, 두께가 낮은 칼라 필터층(210)의 칼라 필터 영역은 어레이 기판(200b)과 지지스페이서(220)와 하부의 보상 패턴(120)에 의하여 셀 갭(cell gap)을 유지하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 MMG 모델의 칼라 필터 기판 상에 스핀 코팅(spin coating) 방식에 의하여 칼라 필터층을 형성할 때, 유속의 흐름으로 필연적으로 발생하는 표면 두께 차를 보상하여 균일한 셀 갭(cell gap)을 유지할 수 있도록 하였다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 해상도가 다른 어레이 기판을 동시에 형성하는 MMG 모델에서 칼라 필터 기판의 표면 상에 발생한 두께 편차를 합착되는 어레이 기판 상에 보상 패턴을 형성함으로써, 균일한 셀 갭을 유지할 수 있도록 한 효과가 있다.

또한, 상기 보상 패턴을 어레이 기판 제조 공정 중 엑티브층 또는 소오스/드레인 전극 형성시 패턴을 형성함으로써 공정의 추가 없이 제조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 컬러 필터 기판 제조 공정을 도시한 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 MMG 모델의 칼라 필터 기판의 구조를 도시한 도면.

도 3은 종래 기술에 따른 MMG 모델 액정표시장치의 기판 간 불균일한 셀 갭이 나타나는 문제점을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 MMG 모델 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 MMG 모델 액정표시장치에서 셀 갭을 보상하는 모습을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 MMG 모델 액정표시장치의 균일한 셀 갭을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

103: 데이터 버스 라인 101: 게이트 버스 라인

100: 게이트 전극 106a/106b: 소오스/드레인 전극

120: 보상 패턴 200a: 칼라 필터 기판

210: 칼라 필터층 230: 오버 코트층

200b: 어레이 기판 201: 게이트 버스 라인

203: 게이트 절연막 205: 보호막

Claims (9)

1. 액정표시장치에 있어서,

   상기 칼라 필터 기판의 칼라 필터층의 두께 편차가 발생한 영역에 대응되는 어레이 기판의 게이트 버스 라인 상에 보상 패턴이 배치되어 있고, 상기 보상 패턴 상에 셀 갭 유지를 위한 지지부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보상 패턴은 어레이 기판의 엑티브층 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 보상 패턴은 어레이 기판의 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인층 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보상 패턴은 엑티브층의 비정질 실리콘과 오믹 콘택층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 보상 패턴은 소오스/드레인 금속막으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 복수의 해상도를 가진 패널 영역으로 구분되는 기판 상에 게이트 전극과 게이트 버스 라인을 형성하는 단계;

   상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트 절연막 상에 박막 트랜지스터의 채널층과 오믹 콘택층으로 구성된 엑티브층과, 상기 게이트 버스 라인 상에 상기 엑티브층으로 구성된 보상 패턴을 형성하는 단계;

   상기 엑티브층이 형성된 기판 상에 소오스/드레인 전극과 데이터 버스 라인을 형성하는 단계; 및

   상기 소오스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 보상 패턴은 엑티브층 형성을 위한 식각 공정에서 상기 게이트 버스 라인 상에 사각형 패턴 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
8. 기판 상에 게이트 전극과 게이트 버스 라인을 형성하는 단계;

   상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트 절연막 상에 박막 트랜지스터의 채널층과 오믹 콘택층으로 구성된 엑티브층을 형성하는 단계;

   상기 엑티브층 상에 소오스/드레인 금속막을 증착하고, 식각하여 소오스/드레인 전극 및 상기 게이트 버스 라인 상에 보상 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 소오스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 보상 패턴은 소오스/드레인 전극층 형성을 위한 식각 공정에서 상기 게이트 버스 라인 상에 사각형 패턴 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.