KR20070005218A - 박막트랜지스터 기판과 그 제조방법 및 박막트랜지스터기판을 포함하는 액정표시패널 - Google Patents

박막트랜지스터 기판과 그 제조방법 및 박막트랜지스터기판을 포함하는 액정표시패널 Download PDF

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전백균
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 기판과 그 제조방법 및 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판은 기판 소재와; 상기 기판 소재 상에 형성되어 있으며 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 상에 형성되어 있는 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 상에 형성되어 있는 유기막과; 상기 유기막 상에 형성되어 있으며 상기 유기막과 동시에 형성된 컬럼 스페이서를 포함한다. 이에 의하면 유기막을 형성하는 과정에서 컬럼 스페이서를 동시에 형성시킴으로써 제조원가 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 기판이 제공된다.

Description

박막트랜지스터 기판과 그 제조방법 및 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널{THIN FILM TRANSISTER SUBSTRATE AND METHOD OF MAKING THE SAME AND LIQUID DISPLAY PANEL HAVING THIN FILM TRANSISTER SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 배치도,
도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 박막트랜지스터 기판의 단면도,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널의 단면도, 및
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100, 101 : 박막트랜지스터 기판 110 : 제 1기판 소재
121 : 게이트선 122 : 게이트 전극
131 : 게이트 절연막 132 : 반도체층
133 : 저항 접촉층 141 : 데이터선
142 : 소스 전극 143 : 드레인 전극
151 : 무기막 161, 162 : 컬러필터층
162 a, 162b : 부분층 170 : 유기물질
171 : 유기막 172 : 유기막홀
173 : 드레인 접촉구 175 : 컬럼 스페이서
180 : 화소 전극 181 : 화소영역
200, 201 : 대향 기판 210 : 제 2기판 소재
211 : 블랙매트릭스 212 : 오버코트층
213 : 공통 전극 300 : 액정층
310 : 액정 400 : 마스크
410 : 기판 412 : 불투과막
본 발명은 박막트랜지스터 기판과 그 제조방법 및 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, COA( Color filter On Array) 구조를 가지는 박막트랜지스터 기판과 그 제조 방법 및 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널에 관한 것이다.
액정표시장치를 구성하는 액정표시패널은 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판과 이에 접합되는 컬러 필터층이 형성되어 있는 컬러 필터 기판, 그리고 이들 사이에 액정층을 포함하는 구조로 이루어진 것이 일반적이다. 액 정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛이 위치할 수 있다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정층의 배열상태에 따라 투과량이 조절된다.
액정표시패널의 제조에 있어서, 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판을 접합하는 경우 양 기판의 대응 영역이 정확히 위치되도록 정열의 정확도를 높이는 것이 중요하다. 최근 생산 원가 절감과 사이즈의 대형화 추세에 맞추어 액정표시패널을 구성하는 박막트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 크기를 점점 증가시키는 추세에 있다. 그러나 양 기판 크기가 증대될수록 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판을 접합할 때 발생하는 미세한 정열 오차가 발생할 가능성이 증대된다. 이로 인해 접합 불량률이 증가하고 개구율이 감소하는 문제점이 발생되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 박막트랜지스터 기판 소재 상에 박막트랜지스터를 형성한 후 그 위에 컬러필터층을 형성하여 박막트랜지스터 기판을 만들고 대향 기판은 대향 기판 소재 상에 단순히 공통전극만 형성시킨 COA(Color filter On Array) 구조가 개발되었다. COA 구조는 특별히 양 기판 사이에 접합시 요구되는 대응하는 영역이 따로 없으므로 접합시 정열 오차가 발생하는 문제점을 감소시킬 수 있다.
이러한 COA 구조를 가지는 액정표시패널에서도 컬러필터층이 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판과 대향 기판의 간격인 셀 갭(cell gap)을 일정하게 유지하기 위해 스페이서(spacer)가 사용되고 있다. 스페이서에는 구슬 모양인 비드 스페이서(bead spacer)가 있으나 양 기판 사이에서의 불규칙한 분포로 인해 얼룩 불량이나 광 LEAK이 발생하는 문제점이 있어 최근에는 기둥 모양의 컬럼 스페이서(column spacer)가 많이 사용되고 있다.
컬럼 스페이서는 대향 기판의 공통전극의 상부에 형성되는데 컬럼 스페이서를 형성하기 위해서는 유기 물질의 도포, 노광, 현상의 공정(포토 공정)이 별도로 요구된다. 이에 따라 생산 원가 상승 및 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 유기막을 형성하는 과정에서 컬럼 스페이서를 동시에 형성시킴으로써 제조원가 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 기판을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기의 박막트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기의 박막트랜지스터를 포함하는 액정표시패널을 제공하는데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판 소재와; 상기 기판 소재 상에 형성되어 있으며 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터 상에 형성되어 있는 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 상에 형성되어 있는 유기막과; 상기 유기막 상에 형성되어 있으며 상기 유기막과 동시에 형성된 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판에 의해 달성된다.
상기 컬럼스페이서는 상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하는 것이 바람직하 다.
상기 컬러필터층은 서로 다른 색상을 가진 적어도 3개의 부분층을 포함하며, 상기 박막트랜지스터의 상부에는 적어도 2개의 상기 부분층이 겹쳐져 있는 것이 바람직하다.
상기 박막트랜지스터 기판은 상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에 형성되어 있는 무기막을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 박막트랜지스터 기판은 상기 유기막 상에 형성되어 있는 화소 전극을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 컬러필터층 및 상기 유기막에는 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 접촉구가 형성되어 있으며, 상기 화소전극은 상기 드레인 접촉구를 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적은, 기판 소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터 상에 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 컬러필터층 상에 유기 물질을 도포하는 단계와; 상기 유기 물질을 패터닝하여 컬럼 스페이서 및 유기막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법에 의해 달성된다.
상기 유기막을 형성하는 단계 후에 상기 유기막의 상부에 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유기막의 형성시에 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 접촉구를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계와 상기 컬러필터층을 형성하는 단계 사이에는 상기 박막트랜지스터의 상부에 보호막인 무기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제 1기판 소재와, 상기 제1기판 소재 상에 형성되어 있으며 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 상에 형성되어 있는 컬러필터층과, 상기 컬러필터층 상에 형성되어 있는 유기막과, 상기 유기막 상에 형성되어 있으며 상기 유기막과 동시에 형성된 컬럼 스페이서를 포함하는 박막트랜지스터 기판과; 상기 박막트랜지스터 기판에 대향 배치되어 있으며, 제 2기판 소재와, 상기 제 2기판 소재 상에 형성되어 있는 공통전극을 포함하는 대향 기판과; 상기 박막트랜지스터 기판과 상기 대향 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널에 의해 달성된다.
상기 컬러필터층은 서로 다른 색상을 가진 적어도 3개의 부분층을 포함하며 상기 박막트랜지스터의 상부에는 적어도 2개의 상기 부분층이 겹쳐져 있으며, 상기 제 2기판 소재와 상기 공통전극은 직접 접촉하고 있는 것이 바람직하다.
상기 액정표시패널은 상기 제 2기판 소재 및 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 액정표시패널은 상기 블랙 매트릭스와 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 오버코트층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 블랙 매트릭스는 상기 컬럼 스페이서와 대응되는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제 1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1 및 도2는 각각 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 배치도와 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 박막트랜지스터 기판의 단면도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판(100)은 먼저 유리재질의 제1기판소재(110) 상에 게이트 배선(121, 122)이 형성되어 있다. 게이트 배선(121, 122)은 가로 방향으로 서로 평행하게 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)에 연결되어 있는 게이트 전극(122)을 포함한다. 게이트 배선(121, 122)은 금속 단일층 또는 금속 다중층일 수 있다.
제1기판소재(110)와 게이트 배선(121, 122) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(131)이 형성되어 있다.
게이트 전극(122)의 게이트 절연막(131) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(132)이 형성되어 있으며, 반도체층(132)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 만들어진 저항 접촉층(133)이 형성되어 있다. 반도체층(132)은 게이트 전극(122) 상부에 섬과 같이 형성되어 있으며, 저항 접촉층(133)은 게이트 전극(122)을 중심으로 2부분으로 나누어져 있다.
저항 접촉층(133) 및 게이트 절연막(131) 위에는 데이터 배선(141, 142, 143)이 형성되어 있다. 데이터 배선(141, 142, 143)은 세로방향으로 일정한 간격으로 형성되어 게이트선(121)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(141), 데이터선(141)의 분지이며 저항 접촉층(133)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(142), 소스 전극(142)과 분리되어 있으며 게이트 전극(122)을 중심으로 소스전극(142)의 반대쪽에 형성되어 있는 드레인 전극(143)을 포함한다. 데이터 배선(141, 142, 143)도 게이트 배선(121,122)와 마찬가지로 금속 단일층 또는 금속 다중층일 수도 있다.
데이터 배선(141, 142, 143) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(132)의 상부에는 보호막인 무기막(151)이 형성되어 있다. 무기막(151)은 주로 질화규소로 되어 있다. 무기막(151)은 드레인 전극(143)을 드러내는 드레인 접촉구(173)에서 제거되어 있다.
무기막(151)의 상부에는 컬러 필터층(161)이 형성되어 있다. 컬러필터층(161)은 적색, 녹색 및 청색 또는 청록색, 홍색 및 노랑색의 3원색을 갖는 착색 감광성 유기 조성물 중 어느 하나로 이루어지며, 박막트랜지스터 기판(100)의 각 화소 영역(181)에는 각각의 색을 가지는 컬러필터층(161)이 교대로 형성되어 있다. 컬러필터층(161)은 박막트랜지스터 기판(100)을 통과하는 빛에 색을 부여하는 역할을 한다. 컬러필터층(161)도 무기막(151)과 마찬가지로 드레인 전극(143)을 드러내는 드레인 접촉구(173)에서 제거되어 있다.
컬러필터층(161)의 상부에는 유기막(171)과 유기막(171) 상에 위치하는 컬럼 스페이서(175)가 형성되어 있다. 유기막(171)과 컬럼 스페이서(175)는 통상 감광성 물질인 벤조사이클로부텐과 아크릴계 수지 중 어느 하나일 수 있다.
신호선인 게이트선(121) 및 데이터선(141)과 화소 전극(180)이 가깝게 되면 신호선(121,141)과 화소 전극(180) 사이에 위치한 무기막(151)과 컬러 필터층(161)이 유전체가 되어 용량(capacitance)이 형성될 수 있는바 크로스 톡(cross talk)이 발생할 가능성이 있다. 이 때문에 크로스 톡(cross talk)을 감소시키기 위해 신호선(121,141)의 직상부로부터 일정한 거리를 두고 화소전극(180)을 형성시켜야 하는바 개구율이 저하된다. 유기막(171)은 신호선(121,141)과 화소 전극(180) 사이의 거리를 증가시켜 용량을 감소시킴으로써 크로스 톡이 발생할 가능성을 줄인다. 따라서 유기막(171)은 신호선(121,141)의 직상부에까지 화소전극(180)을 가깝게 배치시킬 수 있어 개구율을 향상시키는 역할을 한다.
또한 유기막(171)은 도면에는 보이지 않으나 굴곡이 있어 평탄하지 못한 컬러 필터층(161)의 상부에 평탄하게 형성됨으로써 액정층(300)에 존재하는 액정(310)의 배향 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 유기막(171)도 컬러 필터층(161)과 마찬가지로 드레인 전극(143)을 드러내는 드레인 접촉구(173)에서 제거되어 있다.
컬럼스페이서(175)는 박막트랜지스터 기판(100)과 대향 기판(200) 간의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다. 컬럼스페이서(175)는 개구율이 감소되는 것을 방지하기 위해 박막트랜지스터('T')에 대응되는 위치인 유기막(171)의 상부에 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 게이트선(141)이나 저장용량전극(미도시)에 대응되는 위치인 유기막(171)의 상부에 형성시켜 개구율이 감소되는 것을 방지할 수도 있다.
유기막(171)의 상부에는 화소전극(180)이 형성되어 있다. 화소전극(180)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등으로 이루어져 있으며 드레인 접촉구(173)를 통해 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결되어 있다.
이하에서는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판(100)의 제조방법을 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판(100)의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저 도3a에서 보는 바와 같이 , 박막트랜지스터 기판 소재(110) 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계를 거친다. 우선 게이트 금속층을 증착한 후 패터닝하여 게이트선(121), 게이트 전극(122)을 형성한다.
이후 게이트 전극(122)의 상부에 게이트 절연막(131), 반도체층(132), 저항 접촉층(133)을 순차적으로 형성한다. 이 과정을 자세히 살펴보면 먼저, 질화규소 등의 무기물로 이루어진 게이트 절연막(131)이 증착된다. 게이트 절연막(131)의 증착 후 통상 비정질 규소로 이루어진 반도체층(132)과 통상 n+ 규소인 저항 접촉층(133)이 증착된다. 즉 게이트 절연막(131), 반도체층(132), 저항접촉층(133)으로 이루어진 3중층이 연속으로 증착되는 것이다. 반도체층(132)과 저항접촉층(133)은 패터닝되어 게이트 전극(122)의 상부에만 존재하게 된다. 경우에 따라서 반도체층 (132)과 저항접촉층(133)은 게이트선(121)과 데이터선(141)이 겹쳐지는 부분에도 형성될 수 있다.
이후 데이터 금속층을 증착한 후 패터닝하여 데이터선(141), 소스 전극(142), 드레인 전극(143)을 형성하면 박막트랜지스터('T')가 완성된다.
다음으로 도 3b에서 보는 바와 같이, 박막트랜지스터('T')의 상부에 보호막인 무기막(151)을 형성하는 단계를 거친다.
이후 도3c에서 보는 바와 같이 무기막(151)의 상부에 컬러필터층(161)을 형성시키는 단계를 거치게 된다. 컬러필터층(161)은 각 색상의 착색 감광성 유기 조성물을 도포, 노광, 현상, 베이크를 거쳐서 형성된다. 컬러필터층(161)은 이와 달리 잉크 젯 방법을 이용하여 형성될 수도 있다.
다음으로 도 3 d에서 보는 바와 같이 컬러필터층(161) 상에 유기 물질(170)을 도포한 후 마스크(400)를 이용하여 포토공정에 의해 유기물질(170)의 패터닝을 통해 컬럼 스페이서(175)와 및 유기막(171)을 동시에 형성하는 단계를 거친다.
유기물질(170)의 패터닝은 유기물질(170)의 자외선에 의한 노광을 포함한다
노광에 사용되는 마스크(400)는 투명한 기판(410) 및 기판(410) 위에 형성되어 있는 불투과막(412)을 포함하고 있다. 불투과막(412)은 노광시 자외선이 통과하지 못하는 재질로서 크롬 또는 크롬 산화물로 이루어지거나 이들 각각으로 이루어진 이중층으로 형성되어질 수 있다.
마스크(400)를 영역별로 살펴보면, 기판(410) 만으로 이루어진 A부분과, 기판(410)과 기판(410) 상에 복수의 슬릿 형상으로 형성된 불투과막(412)으로 이루어 진 B부분과, 기판(410)과 기판(410) 상에 일정한 두께로 형성된 불투과막(412)으로 이루어진 C부분의 세 가지 영역으로 이루어져 있다.
이러한 마스크(400)를 사이에 두고 박막트랜지스터 기판(100)에 자외선을 조사하면, 도 3d의 마스크(400)의 하부에 나타낸 길이가 다른 2개의 노광 강도를 나타내는 화살표에서 보는 바와 같이, A부분은 투명한 기판(410)으로만 구성되는바 자외선이 거의 대부분 통과하게 되어 마스크(400) 하부의 대응하는 부분의 유기물질(170)이 노광되는 강도가 아주 크게 된다. 이 때 노광되는 강도가 아주 크기 때문에 대응하는 부분의 유기물질(170)의 하부에 있는 컬러필터층(161)도 유기물질과 재질이 같은 착색 감광성 유기물질이므로 함께 노광이 되게 된다. 한편 B부분은 자외선 광이 기판(410) 및 슬릿 형상을 가진 불투과막(412) 부분을 통과하는 과정에서 많이 소실됨으로 마스크(400) 하부의 대응하는 부분의 유기물질(170)이 노광되는 강도가 상대적으로 약하게 된다. 또한 C부분은 자외선이 마스크(400)를 통과하지 못하게 되어 마스크(400) 하부의 대응하는 부분의 유기물질(170)이 노광되지 않게 된다.
이러한 유기물질(170)의 부분별 노광의 강도의 차이에 의해 노광 후 유기물질(170)을 현상액을 이용하여 현상하면 도 3e에서 보는 바와 같은 유기막홀(172)이 형성된 유기막(171)과 컬럼스페이서(175)가 동시에 형성되게 된다.
이를 자세히 살펴보면, 마스크(400)의A부분에 대응하는 부분에는 노광을 강하게 받은 유기물질(170)과 그 하부의 컬러필터층(161)이 현상액에 의해 제거되어 무기막(151)이 드러난 유기막홀(172)이 형성된다. 또한 B부분에 대응하는 부분에는 유기물질(170)이 부분적으로 일정하게 제거된 유기막(171)이 형성된다. 한편, C부분에 대응하는 부분에는 유기물질(170)이 제거되지 않고 기둥 모양의 컬럼 스페이서(175)가 형성되게 된다.
이어서, 유기막홀(172) 하부의 무기막(151)을 식각을 통해 제거하여 드레인 전극(143)을 노출시키는 접촉구(185)를 형성시킨다.
이 후 유기막(171)의 상부에 화소 전극(180)을 형성하면 도 2의 완성된 박막트랜지스터 기판(100)이 완성된다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판(100)의 제조방법에 의하면 유기막(171)을 형성하는 과정에서 유기막(171)과 동일한 재질의 컬럼 스페이서(175)를 별도의 추가 공정을 거치지 않고 동시에 만들 수 있어 제조원가 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 기판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 박막트랜지스터 기판(100)이 제공된다.
이하에서는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널을 도 4를 참조하여 설명한다. 박막트랜지스터 기판은 상기에서 설명하였는바구체적인 설명은 생략한다. 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널의 단면도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 액정표시패널(10)은 상기의 박막트랜지스터 기판(100)과 박막트랜지스터 기판(100)에 대향 배치되어 있는 대향 기판(200)과 양 기판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(300)을 포함한다.
대향 기판(200)은 제 2기판소재(210)와, 제 2기판소재(210) 상에 격자 형태로 형성되어 있는 블랙매트릭스(211)와, 제 2기판소재(210) 및 블랙매트릭스(211) 상에 형성되어 있는 오버코트층(212)과, 오버코트층(212) 상에 형성되어 있는 공통 전극(213)을 포함한다.
블랙매트릭스(211)는 각 화소 영역(181) 간을 구분하며 검은색 계통의 안료가 첨가된 감광성 유기물질로 만들어져 있다. 블랙매트릭스(211)의 제조 과정을 살펴보면, 우선 감광성 유기물질에 검은색 안료를 첨가하여 블랙매트릭스 감광액을 만든다. 검은색 안료로는 카본 블랙이나 티타늄 옥사이드를 사용할 수 있다. 블랙매트릭스 감광액을 제2기판소재(210) 상에 도포하고 노광, 현상, 베이크하면 블랙매트릭스(211)가 완성된다. 블랙매트릭스(211)는 본 실시예와 달리 크롬, 크롬 옥사이드 및 크롬 나이트라이드 등의 단일 또는 이들이 조합된 다중의 금속층으로 만들어질 수도 있다.
블랙매트릭스(211)는 박막트랜지스터 기판(100)의 게이트선(121)과 데이터선(141)을 따라 격자 형상을 하고 있으며 반도체층(132)에 빛이 입사되는 것을 방지하기 위해 반도체층(132)의 상부에도 형성되어 있다. 또한 반도체층(132)의 상부에 대응되는 부분에는 컬럼스페이서(175)가 형성되어 있으므로 컬럼 스페이서(175)의 상부와 블랙매트릭스(211)가 대응되게 위치하게 된다.
오버코트층(212)은 블랙매트릭스(211)와 블랙매트릭스(211)가 가리지 않은 제 2기판소재(210)를 덮고 있다. 오버코트층(212)은 블랙매트릭스(211)를 보호하며 유기물질로 이루어질 수 있다.
공통 전극(213)은 제2기판소재(200)의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전 물질을 스퍼터링 방법에 의해 증착시켜 마련할 수 있다. 공통 전극(213)은 박막트랜지스터 기판(100)의 화소 전극(180)과 함께 액정층(300)에 직접 신호전압을 인가하게 된다.
대향 기판(200)의 테두리를 따라서는 양 기판(100, 200)을 결합시키는 실런트(미도시)가 마련되어 있다. 실런트는 아크릴 수지와 같은 자외선 경화 수지를 포함하고 있다. 또한 열경화성 수지인 에폭시 수지, 아민계의 경화제, 알루미나 파우더와 같은 충진제(filler), 스페이서를 더 포함할 수 있다. 실런트를 원하는 라인으로 형성시키는 방법으로는 스크린 마스크(screen mask)법과 디스펜스(dispense)법이 있다. 실런트에는 액정주입을 위한 주입구(미도시)가 형성되어 있다.
액정층(300)은 양 기판(100, 200) 및 실런트가 형성하는 공간 내에 위치하며, 화소전극(180)과 공통전극(213)의 전압차에 의해 배열이 변화한다.
액정층(300)은 상기와 같이 마련된 양 기판(100,200)을 실런트에 의해 접합시킨 후 양 기판(100, 200) 사이에 액정(310)을 주입하여 형성된다. 이러한 액정(310) 주입 방식을 필링(filling) 방식이라 한다. 액정(310) 주입은 진공과 질소 압력을 이용하며 이루어진다.
이와 같이 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판(100)을 포함하는 액정표시패널(10)에 의하면 종래 대향기판(200)에 컬럼 스페이서(175)를 형성하기 위해 별도의 증착 및 포토 공정을 거칠 필요 없이 박막트랜지스터 기판(100)의 유기막(171)을 형성하는 과정에서 동시에 컬럼 스페이서(175)를 형성할 수 있다.
따라서 액정표시패널(10)의 제조공정에 있어서 소요되는 공정을 단축 시킬 수 있어 제조원가 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 2실시예에 따른 박막트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 액정표시패널을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널의 단면도이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시패널(20)은 본 발명의 제 1실시예와 달리 박막트랜지스터 기판(101)의 박막트랜지스터('T')의 상부에는 각각 다른 색상을 가지는 착색 감광성 유기 조성물로 이루어진 부분층(162a, 162b)이 겹쳐져 있는 컬러필터층(162)이 형성되어 있다. 겹쳐진 부분층(162a, 162b)은 액정표시패널(20)의 외부에서 입사되는 빛으로부터 반도체층(132)이 영향을 받지 않을 만큼의 두께를 가지게 되어 블랙매트릭스(211)의 역할을 수행할 수 있다. 따라서 컬럼 스페이서(175)와 대응하는 대향기판(201)의 부분에는 블랙매트릭스(211)가 형성되어 있지 않고 제 2기판 소재(210)와 공통전극(213)이 직접 접촉하고 있다.
따라서 제 2실시예에 따른 박막트랜지스터 기판(101) 및 액정표시패널(20)에 의해서도 본 발명의 제 1실시예와 같이 컬럼 스페이서(175)의 제작에 별도의 증착 및 포토 공정을 추가 시킬 필요가 없다. 그러므로 제조원가 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판(101)과 액정표시패널(20)이 제공된다. 또한 대 향기판(201)에 블랙매트릭스(211)가 형성되지 않아 양 기판(101,201)을 접합시키는 경우에 박막트랜지스터 기판(101)의 박막트랜지스터('T')의 상부에 대향기판(201)의 블랙매트릭스(211)가 대응하도록 정렬시킬 필요가 없어 접합시의 정렬 오차의 발생을 더욱 감소시킬 수 있다.
이상의 실시예는 다양하게 변형 가능하다. 본 발명의 제 1실시예 및 제 2실시예에서는 박막트랜지스터 기판(101, 101)에는 무기막(151)이 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 무기막(151)이 없이 박막트랜지스터 기판(100, 101)을 형성할 수도 있다. 또한 대향기판(200, 201)에는 오버코트층(212)이 형성되지 않을 수도 있다.
따라서 비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유기막을 형성하는 과정에서 컬럼 스페이서를 동시에 형성시킴으로써 제조 원가 감소 및 생산성을 증대시킬 수 있는 박막트랜지스터 기판과 그 제조 방법 및 박막트랜지스터 기판을 포함하는 액정표시패널이 제공된다.

Claims (15)

  1. 기판 소재와;
    상기 기판 소재 상에 형성되어 있으며 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 상에 형성되어 있는 컬러필터층과;
    상기 컬러필터층 상에 형성되어 있는 유기막과;
    상기 유기막 상에 형성되어 있으며 상기 유기막과 동시에 형성된 컬럼 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컬럼스페이서는 상기 박막트랜지스터의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 서로 다른 색상을 가진 적어도 3개의 부분층을 포함하며,
    상기 박막트랜지스터의 상부에는 적어도 2개의 상기 부분층이 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 컬러필터층 사이에 형성되어 있는 무기막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 유기막 상에 형성되어 있는 화소 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 컬러필터층 및 상기 유기막에는 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 접촉구가 형성되어 있으며, 상기 화소전극은 상기 드레인 접촉구를 통해 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.
  7. 기판 소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터 상에 컬러필터층을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터층 상에 유기 물질을 도포하는 단계와;
    상기 유기 물질을 패터닝하여 컬럼 스페이서 및 유기막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유기막을 형성하는 단계 후에 상기 유기막의 상부에 화소 전극을 형성 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 유기막의 형성시에 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 접촉구를 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계와 상기 컬러필터층을 형성하는 단계 사이에는 상기 박막트랜지스터의 상부에 보호막인 무기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판의 제조방법.
  11. 제 1기판 소재와, 상기 제1기판 소재 상에 형성되어 있으며 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 상에 형성되어 있는 컬러필터층과, 상기 컬러필터층 상에 형성되어 있는 유기막과, 상기 유기막 상에 형성되어 있으며 상기 유기막과 동시에 형성된 컬럼 스페이서를 포함하는 박막트랜지스터 기판과;
    상기 박막트랜지스터 기판에 대향 배치되어 있으며, 제 2기판 소재와, 상기 제 2기판 소재 상에 형성되어 있는 공통전극을 포함하는 대향 기판과;
    상기 박막트랜지스터 기판과 상기 대향 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 서로 다른 색상을 가진 적어도 3개의 부분층을 포함하며 상기 박막트랜지스터의 상부에는 적어도 2개의 상기 부분층이 겹쳐져 있으며,
    상기 제 2기판 소재와 상기 공통전극은 직접 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2기판 소재 및 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스와 상기 공통 전극 사이에 형성되어 있는 오버코트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스는 상기 컬럼 스페이서와 대응되는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시패널.
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KR20150069143A (ko) * 2013-12-13 2015-06-23 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR20150080250A (ko) * 2013-12-31 2015-07-09 엘지디스플레이 주식회사 간격 스페이서와 누름 스페이서를 구비한 액정 표시장치

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