KR100783692B1 - 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 봉합제를 인쇄할 위치의 두 기판에 각각 돌기를 형성한다. 이중, 색 필터를 포함하는 기판은 봉합제가 인쇄될 부분에 마스크를 놓고 HF를 떨어뜨려 노출된 부분이 제거되도록 한 다음, 초순수를 이용하여 HF를 씻어냄으로써 돌기를 형성한다. 한편, 박막 트랜지스터 기판은 게이트 배선을 형성하고 게이트 절연막과 반도체층 접촉층을 형성한 다음 패터닝하여 접촉층 패턴과 반도체층 패턴을 형성한다. 다음, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하고 그 위에 보호막을 형성한다. 이어, 보호막을 게이트 절연막과 함께 패터닝하여 드레인 전극을 드러내는 접촉구와 보호막과 게이트 절연막으로 이루어진 돌기를 형성한다. 다음, 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 형성한다. 본 발명에서는 돌기를 형성하여 돌기 사이에 스페이서가 위치하도록함으로써 액정 표시 장치의 오정렬을 방지할 수 있다.
돌기, 오정렬, 스페이서, 봉합제

Description

액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{liquid crystal display and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판을 배치한 상태를 나타내는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이며,
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 액정 표시 장치를 제조하는 과정을 도시한 단면도이고,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이며,
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 돌기의 모양을 도시한 것이다.
본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 표시 장치의 오정렬을 방지하기 위한 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
이와 같이 액정 표시 장치는 두 장의 기판을 포함하므로 상부 및 하부 기판을 각각 제조하고 이를 배치시키는 공정이 필요한데, 두 기판을 배치하는 과정에서 오정렬(mis-align)이 발생하게 된다.
이러한 오정렬은 액정 표시 장치를 설계하는데 있어 제한 조건으로 작용할 뿐만 아니라 개구율의 감소도 가져오게 되므로, 이를 방지하기 위해 다양한 방법이 시도되고 있으나 비용이 많이 들고 공정이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 과제는 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판의 오정렬을 방지하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 봉합제를 인쇄할 위치의 제1 및 제2 기판에 돌기를 형성한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판과 제2 기판이 마주 대하고 있으며, 제1 및 제2 기판 사이에는 제1 및 제2 기판을 봉합시키며 스페이서와 섞여 있 는 봉합제가 있는데, 봉합제가 형성되어 있는 위치의 제1 및 제2 기판에는 각각 제1 및 제2 돌기가 형성되어 있다.
여기서, 제1 기판은 색 필터와 블랙 매트릭스를 포함하며, 제1 돌기는 색 필터 또는 블랙 매트릭스와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 기판에는 안쪽면 위에 게이트 배선이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막이 게이트 배선을 덮고 있으며, 게이트 절연막 상부에는 반도체층 패턴이 형성되어 있다. 반도체층 패턴 상부에는 데이터 배선이 형성되어 있고, 데이터 배선은 보호막으로 덮여 있으며, 보호막 상부에는 제1 전극이 형성되어 있는데, 이때 제2 돌기는 게이트 절연막과 보호막으로 이루어질 수도 있다.
한편, 제2 돌기는 제2 기판을 깎아서 형성할 수도 있다.
또 다른 본 발명에서 제1 돌기는 제1 기판을 깎아서 형성할 수 있으며, 제2 돌기는 게이트 절연막과 보호막으로 이루어질 수도 있다. 또는, 제2 돌기는 제2 기판을 깎아서 형성할 수도 있다.
본 발명에서, 제1 및 제2 돌기의 모양은 격자 모양이나 타일 모양으로 이루어질 수도 있다.
제1 및 제2 돌기의 폭은 5 내지 10 ㎛이고, 제1 돌기 사이의 간격은 및 제2 돌기 사이의 간격은 5 내지 10 ㎛일 수 있다.
한편, 스페이서의 크기는 4 내지 10 ㎛일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 돌기의 경사는 45도 내지 85도인 것이 좋다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 제1 기판 위에 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성한 다음, 반도체층을 형성한다. 이어, 반도체층 상부에 데이터 배선을 형성하고 데이터 배선을 덮는 보호막을 형성한다. 다음, 보호막 상부에 데이터 배선으로부터 화상 신호를 인가 받는 제1 전극을 형성한다. 다음, 제2 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하고 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 위치에 색 필터를 형성한 후, 색 필터를 덮는 제2 전극을 형성한다. 이어, 제1 또는 제2 기판 중의 어느 하나에 스페이서를 포함하는 봉합제를 인쇄하고 제1 및 제2 기판을 마주 대하도록 배치시킨다. 이때, 제1 및 제2 기판은 봉합제가 인쇄되는 부분에 각각 제1 및 제2 돌기를 포함하도록 한다.
여기서, 제1 돌기는 색 필터 또는 블랙 매트릭스와 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 제2 돌기는 게이트 절연막과 보호막으로 이루어질 수 있다.
또는 제2 돌기는 제2 기판으로 이루어질 수도 있는데, 이때 제2 돌기의 형성은 HF와 초순수를 이용할 수 있다.
한편, 제1 돌기는 제1 기판을 깎아서 형성할 수 있으며, 제2 돌기는 제2 기판을 깎아서 형성할 수도 있다. 이때, 제1 돌기 및 제2 돌기의 형성은 HF와 초순수를 이용할 수도 있다.
제1 돌기를 제1 기판으로 형성할 경우 제2 돌기는 게이트 절연막과 보호막으로 이루어질 수도 있다.
본 발명에서 제1 및 제2 돌기의 모양은 격자 모양이나 타일 모양으로 형성할 수 있다.
제1 및 제2 돌기의 폭은 5 내지 10 ㎛이고, 제1 및 제2 돌기 사이의 간격은 5 내지 10 ㎛로 형성할 수도 있으며, 제1 및 제2 돌기의 경사는 45도 내지 85도일 수 있다.
여기서, 스페이서의 크기는 4 내지 10 ㎛일 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 봉합제를 인쇄할 위치에 돌기를 형성하여 스페이서가 돌기 사이에 위치하도록 함으로써 액정 표시 장치의 두 기판을 배치하였을때 미끄러지지 않도록 할 수 있다. 따라서, 오정렬이 발생하는 것을 막을 수 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판을 배치한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 액정 표시 장치의 두 기판 중 하나의 기판은 박막 트랜지스터 기판(1)이고 다른 하나는 색 필터(color filter)를 포함하는 기판(4)(이하 색 필터 기판이라고 함)인데, 통상적으로 박막 트랜지스터 기판(1)은 하부에 배치하고 색 필터 기판(4)은 상부에 배치한다. 두 기판(1, 4)의 안쪽 면에는 각각 전계 생성 전극(2, 5)이 형성되어 있고 그 위에는 배향막(3, 6)이 형성되어 있으며 각 배향막(3, 6)은 일정한 방향으로 러빙이 되어 있다. 배향막(3, 6) 사이에는 액정 분자(7)가 삽입되어 있으며 각 기판의 바깥면에는 편광판(8, 9)이 부착되어 있는데 편광판(8, 9)의 편광축은 서로 수직을 이루도록 배치되어 있다.
도 2는 이러한 액정 표시 장치의 제조 공정 중 액정 셀(cell)을 형성하는 공 정을 도시한 것이다.
먼저, 두 기판 중 하나, 예를 들면 색 필터 기판에 열경화성 수지인 봉합제(sealant)를 인쇄하는데 이 봉합제는 두 장의 기판을 일정한 간극으로 유지시키면서 접착시키기 위한 것이다. 이때, 두 기판 사이의 간격을 정밀하고 균일하게 하기 위해 봉합제에 일정한 크기의 스페이서(spacer)를 섞어서 인쇄한다. 다음, 어셈블리(assembly) 공정으로 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극과 색 필터 기판의 색 필터를 일치시켜 조립하고 핫 프레스(hot press)를 실시한다. 다음, 두 기판 사이에 액정 분자를 주입하고 주입구를 봉합하는 공정을 실시한다.
도 3은 이러한 공정을 통해 형성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 도시한 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 화소부(A)와 주변부(B)로 나누어지며 화소부(A)의 하부 기판(110)에는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(121)이 형성되어 있고 그 위에 게이트 절연막(130)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(130) 위에는 반도체층 패턴(141)이 형성되어 있으며, 그 위에 접촉층 패턴(151, 152)이 형성되어 있다. 접촉층 패턴(151, 152) 위에는 데이터선(도시하지 않음)과 이어진 소스 전극(161), 그리고 게이트 전극(121)을 중심으로 소스 전극(161) 맞은 편에 드레인 전극(162)이 형성되어 있다. 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 보호막(170)으로 덮여 있으며, 보호막(170)에는 드레인 전극(162)을 드러내는 접촉구(171)가 형성되어 있다. 보호막(170) 상부에는 화소 전극(180)이 형성되어 있는데 화소 전극(180)은 접촉구(171)를 통해 드레인 전극(162)과 연결되어 있다.
한편, 화소부(A)의 상부 기판(210)에는 금속 따위의 불투명한 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있고, 그 위에 화소 전극(180)과 대응하는 위치에 색 필터(230)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220) 및 색 필터(230) 상부에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(240)이 형성되어 있다.
여기서, 도시하지 않았지만 상부 및 하부 기판(210, 110)의 전극(240, 180) 위에는 각각 배향막이 형성되어 있다.
이어, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 주변부(B)에서 하부 기판(110)에는 게이트 절연막(130)과 보호막(170)으로 이루어진 돌기(190)가 형성되어 있으며, 상부 기판(210)에는 색 필터(230)와 같은 물질로 이루어진 돌기(250)가 형성되어 있는데, 돌기(190, 250)는 서로 마주 대하는 위치에 형성되어 있다. 돌기(190, 250)의 폭은 5 내지 10 ㎛이고, 돌기(190, 250) 사이의 간격 또한 5 내지 10 ㎛ 정도이다. 한편, 돌기(190, 250)의 깊이는 하부 기판(110)의 경우에는 약 1 ㎛ 정도로 이보다 더 작을 수도 있으며, 상부 기판(210)의 경우 2 내지 3 ㎛ 정도로 형성할 수 있다.
돌기(190, 250) 사이에는 스페이서(260)가 위치하는데, 스페이서(260)의 크기는 4 내지 10 ㎛인 것이 좋다.
본 발명에서 돌기(190, 250)의 경사는 45도 내지 85도로 형성하여 스페이서(260)가 쉽게 돌기(190, 250) 사이에 박히고 잘 미끄러지지 않게 한다.
또한, 상부 기판(210)의 돌기(250)는 색 필터(230) 물질만을 이용하여 형성하였으나 블랙 매트릭스(220) 물질과 함께 형성할 수도 있고 블랙 매트릭스(220) 물질만으로 돌기(250)를 형성할 수도 있다.
그러면, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 기판(110) 위에 게이트 전극(121)을 형성한다.
다음, 도 5에 도시한 바와 같이 게이트 절연막(130), 반도체층, 저항성 접촉층을 증착하고 패터닝하여 접촉층 패턴(153)과 반도체층 패턴(140)을 형성한다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이 금속 따위의 물질을 증착하고 패터닝하여 소스 전극(161)과 소스 전극(161) 맞은 편의 드레인 전극(162)을 형성하고 드러난 접촉층 패턴(153)을 식각하여 접촉층 패턴(151, 152)을 완성한다.
다음, 도 7에 도시한 바와 같이 보호막(170)을 증착하고 게이트 절연막(130)과 함께 식각하여 드레인 전극(162)을 드러내는 접촉구(171)와 돌기(190)를 형성한다.
이어, 도 8에 도시한 바와 같이 접촉구(171)를 통해 드레인 전극(162)과 연결되어 있는 화소 전극(180)을 형성한다.
이와 같이 본 발명에서는 주변부(B)에 돌기(190, 250)를 형성하여 스페이서(260)가 돌기(190, 250) 사이에 위치하도록 함으로써 상부 및 하부 기판(210, 110)을 배치할 때 미끄러짐을 방지하여 오정렬이 발생하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 게이트 절연막과 보호막, 그리고 색 필터 또는 블랙 매트릭스 물질로 돌기를 형성하였으나, 기판 자체를 식각하여 돌기를 형성할 수도 있다.
도 9는 이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에서 화소부(A)는 제1 실시예와 동일하게 상부 및 하부 기판(210, 110)을 형성하는데, 주변부(B)의 돌기(211, 111)는 각각 상부 및 하부 기판(210, 110)을 일부 제거함으로써 형성한다. 이때 돌기(211, 111)를 형성하는 방법으로 여러 가지가 있는데 레이저를 이용하여 홈을 파거나 HF를 이용하는 방법 등이 있다. 여기서 HF를 이용하는 방법이 정확도나 상부 및 하부 기판(210, 110)의 돌기(211, 111)가 서로 어긋나지 않고 배치되는데 더 좋다. 이 경우에는 상부 및 하부 기판(210, 110)에 박막을 형성하기 전에 하는 것이 손상을 주지 않고 좋다.
HF를 이용하여 액정 표시 장치에 돌기를 형성하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 봉합제를 바르고자 하는 위치에 패턴이 형성되어 있는 마스크를 놓고 HF를 떨어뜨려 노출된 부분을 제거함으로써 돌기(211)를 형성하고, 이어 초순수(deionized water)로 씻어내어 HF를 제거한다.
이때 돌기(211)의 패턴은 다양한 모양을 형성할 수 있는데 도 10에서와 같이 격자 모양이나 도 11에서와 같은 타일 모양으로 형성할 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 화소부(A)는 제1 실시예와 동일하게 상부 및 하부 기판(210, 110)을 형성하는데, 주변부(B)의 하부 기판(110)에는 제1 실시예에서와 마찬가지로 게이트 절연막(130)과 보호막(170)으로 돌기(190)를 형성하나, 상부 기판(210)의 돌기(211)는 HF를 이용하여 상부 기판(210)의 일부를 제거함으로써 형성한다.
이와 같이 본 발명에서는 봉합제를 바르는 위치에 돌기를 형성하여 스페이서가 돌기 사이에 위치하도록 함으로써 두 기판이 미끄러지지 않도록 할 수 있다.
본 발명에서는 액정 표시 장치의 상부 및 하부 기판의 접착제를 바르고자 하는 위치에 돌기를 형성하여 스페이서가 돌기 사이에 위치하도록 함으로써 상부 및 하부 기판의 배치시 오정렬이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

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  14. 제1 기판 위에 게이트 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,
    상기 반도체층 상부에 데이터 배선을 형성하는 단계,
    상기 데이터 배선을 덮는 보호막을 형성하는 단계,
    상기 보호막 상부에 상기 데이터 배선으로부터 화상 신호를 인가 받는 제1 전극을 형성하는 단계,
    제2 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,
    상기 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 위치에 색 필터를 형성하는 단계,
    상기 색 필터를 덮는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제1 또는 제2 기판 중의 어느 하나에 스페이서를 포함하는 봉합제를 인쇄하는 단계,
    상기 제1 및 제2 기판을 마주 대하도록 배치시키는 단계,
    상기 봉합제가 위치하는 상기 제1 기판에 상기 게이트 절연막 및 상기 보호막과 동일한 물질로 제1 돌기를 형성하는 단계, 그리고
    상기 봉합제가 위치하는 상기 제2 기판의 상부를 제거하여 제2 돌기를 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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  18. 제14항에서,
    상기 제2 돌기의 형성은 HF와 초순수를 이용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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  23. 제14항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기의 모양은 격자 모양으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제14항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기의 모양은 타일 모양으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제14항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기의 폭은 각각 5 내지 10 ㎛로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    이웃하는 상기 제1 돌기 사이와 이웃하는 상기 제2 돌기 사이의 간격은 5 내지 10 ㎛인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제26항에서,
    상기 스페이서의 크기는 4 내지 10 ㎛로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제14항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기의 경사는 45도 내지 85도로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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  33. 제1 기판 위에 게이트 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,
    상기 반도체층 상부에 데이터 배선을 형성하는 단계,
    상기 데이터 배선을 덮는 보호막을 형성하는 단계,
    상기 보호막 상부에 상기 데이터 배선으로부터 화상 신호를 인가 받는 제1 전극을 형성하는 단계,
    제2 기판 위에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계,
    상기 블랙 매트릭스에 의해 정의되는 위치에 색 필터를 형성하는 단계,
    상기 색 필터를 덮는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제1 또는 제2 기판 중의 어느 하나에 스페이서를 포함하는 봉합제를 인쇄하는 단계,
    상기 제1 및 제2 기판을 마주 대하도록 배치시키는 단계,
    상기 봉합제가 위치하는 상기 제1 기판의 상부를 제거하여 제1 돌기를 형성하는 단계, 그리고
    상기 봉합제가 위치하는 상기 제2 기판의 상부를 제거하여 제2 돌기를 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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  36. 제33항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기는 상기 제1 기판 및 제2 기판을 레이저 또는 HF로 식각하여 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  37. 제33항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기의 평면 모양은 격자 모양 또는 타일 모양으로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  38. 제33항에서,
    상기 제1 및 제2 돌기의 폭은 5 내지 10 ㎛로 형성하고, 이웃하는 상기 제1 돌기 사이와 이웃하는 상기 제2 돌기 사이의 간격은 5 내지 10 ㎛로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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