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KR101329079B1 - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR101329079B1
KR101329079B1 KR1020070034743A KR20070034743A KR101329079B1 KR 101329079 B1 KR101329079 B1 KR 101329079B1 KR 1020070034743 A KR1020070034743 A KR 1020070034743A KR 20070034743 A KR20070034743 A KR 20070034743A KR 101329079 B1 KR101329079 B1 KR 101329079B1
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liquid crystal
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시장치는 서로 대향하는 칼라 필터 및 블랙매트릭스가 구비된 제1 기판 및 박막 트랜지스터가 구비된 제2 기판과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 가지는 제1 보호막과, 상기 제1 보호막 상에 형성되며, 상기 콘택홀과 상응하는 홀을 가지는 제2 보호막과, 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 기판과 접촉되는 제1 칼럼 스페이서와, 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 칼럼 스페이서보다 낮은 높이로 형성되어 상기 제1 기판과 이격되며, 상기 블랙매트릭스와 중첩되는 제2 칼럼 스페이서를 포함하며, 상기 제2 보호막의 홀은 상기 콘택홀과 동일 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070034743
스페이서, 인플레인프린팅

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 일반적인 액정표시소자를 도시한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조의 단면도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도들
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조의 단면도
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도들
도 7은 본 발명에 따른 제3 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조의 단면도
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도들
도 10은 본 발명에 따른 제4 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~ Ⅱ' 선상의 구조의 단면도
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도들
도 12는 본 발명에 따른 제5 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조의 단면도
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도들
도 14는 본 발명에 따른 제6 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조의 단면도
도 15a 내지 도 15b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 단면도들
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100: 박막트랜지스터 기판 200: 컬러필터 기판
46a: 보호막 46b, 46c: 칼럼 스페이서
본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 도면에 도시한 바와 같이, 액정표시소자(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다.
상기 하부기판(5)은 박막트랜지스터 어레이(Array)기판으로써, 도면에는 도시하지 않았지만, 복수의 화소영역이 형성되어 있으며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성되어 있다.
상기 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로써, 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다.
또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.
상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 스페이서(spacer)(9)에 의해 일정한 셀 갭을 유지하고 있으며, 그 사이에는 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 박막트랜지스터에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
상기와 같이 구성된 액정표시소자는 액정의 전기광학효과를 이용하는 것으 로, 이 전기광학효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정되어지므로 액정분자 배열에 대한 제어는 액정표시장치의 표시 품위 안정화에 큰 영향을 미치게 된다.
따라서, 액정분자를 보다 효과적으로 배향시키기 위한 배향막 형성공정과, 씰 패턴과 함께 액정 셀갭을 일정하게 유지하는 역할을 하는 스페이서(spacer)는 액정셀 공정에 있어서 화질특성과 관련하여 매우 중요하다.
그러나, 종래 산포방식에 의해 스페이서를 형성하게 되면 빛이 투과하는 영역인 화소영역에도 스페이서가 존재하게 된다. 화소영역에서의 스페이서의 존재는 액정의 배향을 방해하고 개구율을 저하하는 불순물의 존재와 같기 때문에 스페이서의 밀도는 어느 수준 이하로 조절해야 하며 그 밀도도 화면 전체에서 균일하게 유지해 주어야 한다.
스페이서의 밀도가 높으면 셀갭 유지에 유리하지만 스페이서에서의 빛의 산란과 스페이서 주변부의 배향 흐트러짐에 의한 현상으로 블랙(black) 화면 표시성능이 떨어져 콘트라스트 비(contrast ratio)가 감소하는 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위하여, 최근에는 상부기판 또는 하부기판에 직접 패터닝된 스페이서를 형성하는 칼럼 스페이서가 제안되었다. 상기와 같은 칼럼스페이서는 기판 위에 유기 고분자 물질을 증착 또는 코팅한 후, 이를 선택적으로 제거하는 사진식각공정에 의해서 원하는 위치에 패턴화된 스페이서를 형성할 수가 있다.
그러나, 상기와 같은 사진식각공정은 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상을 통하여 이루어지며, 별도의 마스크가 필요하기 때문에 공정이 복잡하고 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공정을 단순화하고 제조비용을 감소시킬 수 있도록 하는 스페이서 형성방법을 구비한 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 서로 대향하는 칼라 필터 및 블랙매트릭스가 구비된 제1 기판 및 박막 트랜지스터가 구비된 제2 기판과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 가지는 제1 보호막과, 상기 제1 보호막 상에 형성되며, 상기 콘택홀과 상응하는 홀을 가지는 제2 보호막과, 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 기판과 접촉되는 제1 칼럼 스페이서와, 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 칼럼 스페이서보다 낮은 높이로 형성되어 상기 제1 기판과 이격되며, 상기 블랙매트릭스와 중첩되는 제2 칼럼 스페이서를 포함하며, 상기 제2 보호막의 홀은 상기 콘택홀과 동일 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 제2 칼럼 스페이서는 상기 제1 기판과 소정 간격 이격되어 있는 눌림용 칼럼 스페이서이다.
상기 제2 보호막, 제1 및 제2 칼럼 스페이서는 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer), 광개시제, 계면활성제가 포함된 유기절연물질로 형성된다.
상기 제1 보호막 상에 형성되는 제3 보호막이 더 포함된다.
상기 제1 보호막 및 제3 보호막은 무기절연물질이다.
상기 제2 기판에는 화소 영역을 정의하기 위해 서로 교차하도록 제2 기판 상에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 박막트랜지스터의 일부와 연결되어 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극과, 상기 제1, 제2 기판 사이에 형성되는 액정층을 더 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 컬러필터 및 블랙매트릭스가 구비된 제1 기판을 제공하는 단계와, 상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 제1 보호막을 형성하는 단계와, 상기 제1 보호막 상에 패턴물질층을 형성하는 단계와, 상기 패턴물질층이 형성된 기판에 소프트 몰드를 정렬하는 단계와, 상기 소프트 몰드와 상기 패턴물질층이 형성된 기판을 콘택시켜 홀이 형성된 제2 보호막, 제1 칼럼 스페이서 및 제2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 패턴물질층으로부터 상기 소프트 몰드를 분리시키는 단계와, 상기 홀이 형성된 제2 보호막을 식각 마스크로 이용한 식각 공정을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 콘택홀에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 칼럼 스페이서는 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 기판과 접촉되며, 상기 제2 칼럼 스페이서는 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 칼럼 스페이서 보다 낮은 높이로 형성되어 상기 제1 기판과 이격되며, 상기 블랙매트릭스와 중첩되며, 상기 제2 보호막의 홀은 상기 콘택홀과 동일 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴물질층은 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer), 광개시제, 계면활성제가 포함된 유기절연물질로 형성된다.
상기 소프트몰드는 PDMS(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimides) 중 어느 하나로 형성된다.
상기 소프트 몰드와 상기 패턴물질층이 형성된 기판을 콘택시키는 단계에서 열 또는 광을 이용하여 상기 패턴물질층을 경화하는 단계를 더 포함한다.
삭제
삭제
상기 제2 보호막과 제1 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함한다.
삭제
상기 제2 보호막과 제1 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀에 상응하는 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀이 형성된 제2 보호막을 식각 마스크로 상기 제1 보호막을 식각하여 상기 박막트랜지스터의 일부를 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
-제1 실시예-
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조를 도시한 단면도로써, 본 발명에 따른 제1 실시예를 도시한 단면도이다.
우선, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 즉, 본 발명의 제 1 실시예는, 일정 공간을 갖고 합착된 칼라 필터 기판(100) 및 TFT 기판(200)과, 상기 칼라 필터 기판(100)과 TFT 기판(200) 사이에 주입된 액정층(55)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 칼라 필터 기판(100)은 기판(60) 상에 화소 영역을 제외한 부분(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막 트랜지스터 영역)의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(31)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되어 부분에 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(32)이 형성된다. 상기 블랙 매트릭스층(31)과 칼라 필터층(32) 상부에 전면 오버 코트층(미도시)이 형성된다.
상기 칼라 필터 기판(100)에 대향되는 TFT 기판(200)은 기판(70) 상에 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(41) 및 데이터 라인(42)이 형성되고, 상기 게이트 라인에 평행한 방향으로 공통 라인(47)이 형성되고, 상기 공통 라인(47)에서 각 화소 영역으로 돌출되어 일정 간격을 갖고 공통 전극(47a)이 형성된다. 그리고, 상기 각 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42)이 교차하는 부분에 소오스/드레인 전극(42a, 42b)을 구비한 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 연결되어 상기 각 화소 영역에는 상기 공통 전극(47a)과 평행하게 상기 공통 전극 사이에 화소 전극(43)들이 형성된다.
상기 기판(60, 70)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
상기 게이트 라인(41)과 데이터 라인(42) 사이에는 게이트 절연막(45)이 형성되고, 상기 게이트 전극(41) 상측의 게이트 절연막(45) 상에 반도체층(44)이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(43) 사이에 보호막(46a)이 형성되면서 동시에 상기 보호막(46a)과 같은 물질로 칼럼 스페이서(46b)가 형성된다.
상기 칼럼 스페이서(46b)는 두 기판 간의 셀 갭을 유지하기 위해 형성되는 스페이서로써, 칼럼 스페이서(46b)와 컬러필터기판(100)은 서로 접촉하고 있다.
이때, 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)는 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 같은 유기절연물질을 박막 트랜지스터가 형성된 기판(70) 상에 증착한 후, 형성하고자 하는 보호막과 칼럼 스페이서(46b)의 형상과 반대되는 형상의 패턴이 구비된 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅(In-plane printing)공정을 수행하여 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성함으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
기판(70) 상에 게이트 금속층을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 게이트 금속층을 패터닝하여, 도 4a에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(41), 게이트 전극(41a)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. 이어, 게이트 패턴들이 형성된 기판(70) 상에 게이트 절연막(45)이 형성된다.
이어, 상기 게이트 절연막(45)이 형성된 기판(70) 상에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층을 형성한 후, 사진식각공정을 통해 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층을 패터닝하여, 반도체층(44)이 형성된다. 이때, 상기 반도체층(44)은 활성층과 오믹콘택층의 이중층으로 이루어진다. 이어, 반도체층(44)이 형성된 기판(70)상에 소스/드레인 금속층을 형성한 후 사진 식각공정을 통해, 소스/드레인전 극 금속층을 패터닝하여, 데이터라인(42), 소스/드레인전극(42a, 42b)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. 이어, 소스/드레인 패턴들이 형성된 기판(70) 상에 패턴을 형성할 패턴물질층(46)을 형성한다.
이때, 상기 패턴물질층(46)은 광경화성 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 광개시제(photo-initiator) 및 계면활성제(surfactant)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 광경화성 액상 고분자 전구체는 주로, HEA(2-Hydroxyehyl acrylate), EGDMA(Ethyleneglycol dimethancrylate), EGPEA(Ethyleneglycol phenyletheracrylate), HPA(Hydroxypropyl acrylate), HPPA(Hydroxy phenoxypropyl acrylate) 등의 광경화 아크릴레이트 고분자 전구체(Ultra Violet Curable acrylte pre-polymer)가 사용된다.
그리고, 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)에 대응되도록 배면에 백플레인이 구비되고, 표면에 요부 및 철부패턴을 구비한 소프트 몰드(300)를 준비한다.
상기 소포트 몰드(300: soft mold)는 PDMS(polydimethylsiloxane)와 같은 탄성 중합체를 경화하여 제작할 수 있으며, 그외에도 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimides) 등을 사용할 수 있다.
또한, 소프트 몰드(300)는 표면에 콘택홀 형성용 철부(300b)와 칼럼 스페이서 형성용 요부(300a)가 구비된다.
계속하여, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 소프트 몰드(300)과 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)을 정렬한 후, 상기 소프트 몰드(300)의 표면을 상기 패턴물질층(46)에 콘택시켜 상기 패턴물질층(46)에 상기 소프트 몰드(300)의 철 부(300b) 및 요부(300a) 각각의 대응부위를 남겨 보호막(46a), 칼럼 스페이서(46b) 및 드레인전극(42b)를 노출하는 콘택홀(46d)을 형성한다. 여기서, 상기 소프트 몰드(300)와 상기 패턴물질층(46)이 콘택된 상태에서 열 또는 광을 이용하여 패턴물질층(46)을 경화할 수 있다.
이어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)가 형성된 패턴물질층(46)으로부터 소프트 몰드(300)를 분리시킨다.
다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 보호막(46a)상에 투명도전막을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 투명 도전막을 패터닝하여, 드레인 전극(42b)과 연결되는 화소전극(43)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다,
-제2 실시예-
한편, 다음의 실시예에서는 이중막의 보호막과 상기 셀갭용 칼럼 스페이서(46b)가 구비된 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조를 도시한 단면도이다.
우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는, 일정 공간을 갖고 합착된 칼라 필터 기판(100) 및 TFT 기판(200)과, 상기 칼라 필터 기판(100)과 TFT 기판(200) 사이에 주입된 액정층(55)으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터 기판(100)에는 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(60), 블랙 매트릭스층(31), R, G, B 칼라 필터층(32), 오버 코트층(미도시)이 형성된다.
마찬가지로, 상기 칼라 필터 기판(100)에 대향되는 TFT 기판(200) 또한 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(70), 게이트 라인(41), 데이터 라인(42), 공통 라인(47), 공통 전극(47a), 소오스/드레인 전극(42a, 42b), 화소 전극(43), 게이트 절연막(45), 반도체층(44)이 형성된다.
상기 기판(60, 70)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(43) 사이에 제1 보호막(48) 및 제2 보호막(46a)이 형성되면서 동시에 상기 제2 보호막(46a)과 같은 물질로 칼럼 스페이서(46b)이 형성된다.
상기 칼럼 스페이서(46b)는 두 기판 간의 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 칼럼 스페이서(46b)와 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하고 있고, 게이트라인(41) 상에 일정 간격을 두고 형성된다.
이때, 제1 보호막(48)은 SiNx막과 같은 무기절연물질을 형성하며, 이는 소스/드레인전극(42a, 42b), 데이터라인(42), 게이트절연막(45)와 광경화성 액상 고분자 전구체를 포함한 유기절연물질인 제2 보호막(46a)과의 계면안정성을 향상시키기 위해 형성된다.
이때, 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)는 제1 실시예와 마찬가지로, 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 같은 유기절연물질을 박막 트랜지스터가 형성된 기판(70) 상에 증착한 후, 형성하고자 하는 보호막과 칼럼 스페이서(46b)의 형상과 반대되는 형상의 패턴이 구비된 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅(In-plane printing)공정을 수행하여 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 제2 보호막(46a) 하부에 무기절연물질인 제1 보호막(48)을 형성함으로써, 유기절연물질인 제2 보호막(46a)과 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 도 4a에 대한 설명과 마찬가지로, 기판(70) 상에 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 포함하는 게이트 패턴, 게이트 절연막(45), 반도체층(44), 데이터라인(42) 및 소스/드레인전극(42a, 42b)을 포함하는 소스/드레인 패턴들을 형성한다.
이어, 상기 소스/드레인 패턴들이 형성된 기판(70)상에 SiNx막과 같은 무기절연물질인 제1 보호막(48)을 형성하고, 상기 제1 보호막(48)상에 패턴을 형성할 패턴물질층(46)을 형성한다.
이어, 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)에 대응되도록 배면에 백플레인이 구비되고, 표면에 요부 및 철부패턴을 구비한 소프트 몰드(300)를 준비한다.
또한, 소프트 몰드(300)는 표면에 콘택홀 형성용 철부(300b)와 칼럼 스페이서 형성용 요부(300a)가 구비된다.
계속하여, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 소프트 몰드(300)과 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)을 정렬한 후, 상기 소프트 몰드(300)의 표면을 상기 패턴물질층(46)에 콘택시켜 상기 패턴물질층(46)에 상기 소프트 몰드(300)의 철부(300b) 및 요부(300a) 각각의 대응부위를 남겨 제2 보호막(46a), 칼럼 스페이서(46b) 및 드레인전극(42b)를 노출하는 콘택홀(46d)을 형성한다. 여기서, 상기 소프트 몰드(300)와 상기 패턴물질층(46)이 콘택된 상태에서 열 또는 광을 이용하여 패턴물질층(46)을 경화할 수 있다.
이어, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)가 형성된 패턴물질층(46)으로부터 소프트 몰드(300)를 분리시킨다.
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 제2 보호막(46a)을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 수행하여 드레인전극(42b)을 노출하는 콘택홀(46d)를 형성한다.
이어, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)가 형성된 기판(70) 상에 투명도전막을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 투명 도전막을 패터닝하여, 드레인 전극(42b)과 연결되는 화소전극(43)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부에 무기절연물질인 제1 보호막(48)을 형성함으로써, 제2 보호막(46a)가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
-제3 실시예-
한편, 다음의 실시예에서는 삼중막의 보호막과 상기 셀갭용 칼럼 스페이서(46b)가 구비된 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
도 7는 본 발명의 제3 실시예로써, 도 2의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조를 도시한 단면도이다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예는, 일정 공간을 갖고 합착된 칼라 필터 기판(100) 및 TFT 기판(200)과, 상기 칼라 필터 기판(100)과 TFT 기판(200) 사이에 주입된 액정층(55)으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터 기판(100)에는 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(60), 블랙 매트릭스층(31), R, G, B 칼라 필터층(32), 오버 코트층 (미도시)이 형성된다.
마찬가지로, 상기 칼라 필터 기판(100)에 대향되는 TFT 기판(200) 또한 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(70), 게이트 라인(41), 데이터 라인(42), 공통 라인(47), 공통 전극(47a), 소오스/드레인 전극(42a, 42b), 화소 전극(43), 게이트 절연막(45), 반도체층(44)이 형성된다.
상기 기판(60, 70)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(43) 사이에 제1 보호막(48), 제2 보호막(46a) 및 제3 보호막(49)이 형성되면서 동시에 상기 제2 보호막(46a)과 같은 물질로 칼럼 스페이서(46b)이 형성된다.
상기 칼럼 스페이서(46b)는 두 기판 간의 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 칼럼 스페이서(46b)와 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하고 있다.
이때, 제1 및 제3 보호막(48, 49)은 SiNx막과 같은 무기절연물질을 형성한다. 따라서, 제1 보호막(48)은 소스/드레인전극(42a, 42b), 데이터라인(42), 게이트절연막(45)와 광경화성 액상 고분자 전구체를 포함한 유기절연물질인 제2 보호막(46a)과의 계면안정성을 향상시키기 위해 형성되고, 제3 보호막(49)는 화소전극(46)과 제2 보호막(46a)와의 계면안정성을 향상시키기 위해 형성된다.
이때, 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)는 제1 실시예와 마찬가지로, 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 같은 유기절연물질을 박막 트랜지스터가 형성된 기판(70) 상에 증착한 후, 형성하고자 하는 보호막과 칼럼 스페이서(46b)의 형상과 반대되는 형상의 패턴이 구비된 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅(In-plane printing)공정을 수행하여 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이서(46b)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부 및 상부에 무기절연물질인 제1 보호막 및 제3 보호막(48, 49)을 각각 형성함으로써, 제2 보호막(46a)가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 8a 내지 도 8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제2 실시예의 도 6a 내지 도 6d의 공정단계를 통해 칼럼 스페이서(46b), 보호막(46a), 칼럼 스페이서(46b) 및 드레인전극(42b)를 노출하는 콘택홀 (46d)의 형성공정까지 동일하게 진행되고, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 제2 보호막(46a)상에 SiNx막과 같은 무기절연물질인 제3 보호막(49)을 형성한다.
이어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)가 형성된 기판(70) 상에 투명도전막을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 투명 도전막을 패터닝하여, 드레인 전극(42b)과 연결되는 화소전극(43)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 칼럼 스페이 서(46b)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부 및 상부에 무기절연물질인 제1 및 제3 보호막(48, 49)을 형성함으로써, 제2 보호막(46a)이 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
-제4 실시예-
한편, 다음의 실시예에서는 상기 셀갭용 칼럼 스페이서(46b) 이외에 눌림 불량을 해소하기 위한 눌림용 칼럼 스페이서(46c)가 구비된 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 액정표시장치의 평면도이고, 도 10은 도 9의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조를 도시한 단면도로써, 본 발명에 따른 제4 실시예를 도시한 단면도이다.
우선, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예는, 일정 공간을 갖고 합착된 칼라 필터 기판(100) 및 TFT 기판(200)과, 상기 칼라 필터 기판(100)과 TFT 기판(200) 사이에 주입된 액정층(55)으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터 기판(100)에는 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(60), 블랙 매트릭스층(31), R, G, B 칼라 필터층(32), 오버 코트층(미도시)이 형성된다.
마찬가지로, 상기 칼라 필터 기판(100)에 대향되는 TFT 기판(200) 또한 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(70), 게이트 라인(41), 데이터 라인(42), 공통 라인(47), 공통 전극(47a), 소오스/드레인 전극(42a, 42b), 화소 전극(43), 게이트 절연막(45), 반도체층(44)이 형성된다.
상기 기판(60, 70)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(43) 사이에 보호막(46a)이 형성되면서 동시에 상기 보호막(46a)과 같은 물질로 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)가 형성된다.
상기 제1 칼럼 스페이서(46b)는 두 기판 간의 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 제1 칼럼 스페이서(46b)와 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하고 있고, 제2 칼럼 스페이서(46c)는 눌림 불량을 해소하기 위한 눌림용 칼럼 스페이서로써 제2 칼럼 스페이서(46c)와 칼라 필터 기판(100)은 소정 간격 이격되어 있다. 따라서, 제1 칼럼 스페이서(46b)와 제2 칼럼 스페이서(46c)는 셀갭을 유지하면서 동시에 눌림 불량의 정도를 완화시키기 위해 구비되는 듀얼 칼럼 스페이서(Dual Column Spacer)들이다.
이때, 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)는 제1 실시예와 마찬가지로, 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 같은 유기절연물질을 박막 트랜지스터가 형성된 기판(70) 상에 증착한 후, 형성하고자 하는 보호막과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)의 형상과 반대되는 형상의 패턴이 구비된 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅(In-plane printing)공정을 수행하여 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 도 4a에 대한 설명과 마찬가지로, 기판(70) 상에 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 포함하는 게이트 패턴, 게이트 절연막(45), 반도체층(44), 데이터라인(42) 및 소스/드레인전극(42a, 42b)을 포함하는 소스/드레인 패턴들, 패턴을 형성할 패턴물질층(46)을 형성한다.
이어, 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)에 대응되도록 배면에 백플레인이 구비되고, 표면에 요부 및 철부패턴을 구비한 소프트 몰드(300)를 준비한다.
또한, 소프트 몰드(300)는 표면에 콘택홀 형성용 철부(300b)와 제1 및 제2 칼럼 스페이서 형성용 요부(300b, 300c)가 구비된다.
계속하여, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 소프트 몰드(300)과 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)을 정렬한 후, 상기 소프트 몰드(300)의 표면을 상기 패턴물질층(46)에 콘택시켜 상기 패턴물질층(46)에 상기 소프트 몰드(300)의 철부(300b) 및 요부(300a, 300c) 각각의 대응부위를 남겨 보호막(46a), 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c) 및 드레인전극(42b)를 노출하는 콘택홀(46d)을 형성한다. 여기서, 상기 소프트 몰드(300)와 상기 패턴물질층(46)이 콘택된 상태에서 열 또는 광을 이용하여 패턴물질층(46)을 경화할 수 있다.
이때, 상기 제1 칼럼 스페이서(46b)는 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 제1 칼럼 스페이서와 이후 합착될 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하도록 하는 높이로 형성되고, 제2 칼럼 스페이서(46c)는 눌림 불량을 해소하기 위한 눌림용 칼럼 스페이서로써 제2 칼럼 스페이서(46c)와 이후 합착될 칼라 필터 기판(100)은 소정 간격 이격되도록 하는 높이로 형성된다.
이어, 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b)가 형성된 패턴물질층(46)으로부터 소프트 몰드(300)를 분리시킨다.
다음으로, 도 11d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 보호막(46a)상에 투명도전막을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 투명 도전막을 패터닝하여, 드레인 전극(42b)과 연결되는 화소전극(43)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다.
-제5 실시예-
한편, 다음의 실시예에서는 이중층의 보호막과, 상기 셀갭용 칼럼 스페이서(46b) 및 눌림용 칼럼 스페이서(46c)가 구비된 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
도 12는 본 발명에 따른 제5 실시예로써, 도 9의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조를 도시한 단면도이다.
우선, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예는, 일정 공간을 갖고 합착된 칼라 필터 기판(100) 및 TFT 기판(200)과, 상기 칼라 필터 기판(100)과 TFT 기판(200) 사이에 주입된 액정층(55)으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터 기판(100)에는 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(60), 블랙 매트릭스층(31), R, G, B 칼라 필터층(32), 오버 코트층(미도시)이 형성된다.
마찬가지로, 상기 칼라 필터 기판(100)에 대향되는 TFT 기판(200) 또한 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(70), 게이트 라인(41), 데이터 라인(42), 공통 라인(47), 공통 전극(47a), 소오스/드레인 전극(42a, 42b), 화소 전극(43), 게이트 절연막(45), 반도체층(44)이 형성된다.
상기 기판(60, 70)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(43) 사이에 제1 및 제2 보호막(48, 46a)이 형성되면서 동시에 상기 제2 보호막(46a)과 같은 물질로 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)가 형성된다.
상기 제1 칼럼 스페이서(46b)는 두 기판 간의 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 제1 칼럼 스페이서와 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하고 있고, 제2 칼럼 스페이서(46c)는 눌림 불량을 해소하기 위한 눌림용 칼럼 스페이서로써 제2 칼럼 스페이서(46c)와 칼라 필터 기판(100)은 소정 간격 이격되어 있다. 따라서, 제1 칼럼 스페이서(46b)와 제2 칼럼 스페이서(46c)는 셀갭을 유지하면서 동시에 눌림 불량의 정도를 완화시키기 위해 구비되는 듀얼 칼럼 스페이서(Dual Column Spacer)들이다.
이때, 제1 보호막(48)은 SiNx막과 같은 무기절연물질을 형성하며, 이는 소스/드레인전극(42a, 42b), 데이터라인(42), 게이트절연막(45)와 광경화성 액상 고분자 전구체를 포함한 유기절연물질인 제2 보호막(46a)과의 계면안정성을 향상시키기 위해 형성된다.
또한, 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)는 제1 실시예와 마찬가지로, 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 같은 유기절연물질을 박막 트랜지스터가 형성된 기판(70) 상에 증착한 후, 형성하고자 하는 제2 보호막과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)의 형상과 반대되는 형상의 패턴이 구비된 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅(In-plane printing)공정을 수행하여 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부에 무기절연물질인 제1 보호막(48)을 형성함으로써, 제2 보호막(46a)가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 13a 내지 도 13e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 13a에 도시된 바와 같이, 도 4a에 대한 설명과 마찬가지로, 기판(70) 상에 게이트 라인(41) 및 게이트 전극(41a)을 포함하는 게이트 패턴, 게이트 절연막(45), 반도체층(44), 데이터라인(42) 및 소스/드레인전극(42a, 42b)을 포함하는 소스/드레인 패턴들을 형성한다.
이어, 상기 소스/드레인 패턴들이 형성된 기판(70)상에 SiNx막과 같은 무기절연물질인 제1 보호막(48)을 형성하고, 상기 제1 보호막(48)상에 패턴을 형성할 패턴물질층(46)을 형성한다.
이어, 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)에 대응되도록 배면에 백플레인이 구비되고, 표면에 요부 및 철부패턴을 구비한 소프트 몰드(300)를 준비한다.
또한, 소프트 몰드(300)는 표면에 콘택홀 형성용 철부(300b)와 제1 및 제2 칼럼 스페이서 형성용 요부(300a, 300c)가 구비된다.
계속하여, 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 소프트 몰드(300)과 패턴물질층(46)이 형성된 기판(70)을 정렬한 후, 상기 소프트 몰드(300)의 표면을 상기 패턴물질층(46)에 콘택시켜 상기 패턴물질층(46)에 상기 소프트 몰드(300)의 철부(300b) 및 요부(300a, 300c) 각각의 대응부위를 남겨 제2 보호막(46a), 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c) 및 드레인전극(42b)를 노출하는 콘택홀에 상응하는 홀(46d)을 형성한다. 여기서, 상기 소프트 몰드(300)와 상기 패턴물질층(46)이 콘 택된 상태에서 열 또는 광을 이용하여 패턴물질층(46)을 경화할 수 있다.
이때, 상기 제1 칼럼 스페이서(46b)는 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 제1 칼럼 스페이서와 이후 합착될 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하도록 하는 높이로 형성되고, 제2 칼럼 스페이서(46c)는 눌림 불량을 해소하기 위한 눌림용 칼럼 스페이서로써 제2 칼럼 스페이서(46c)와 이후 합착될 칼라 필터 기판(100)은 소정 간격 이격되도록 하는 높이로 형성된다.
이어, 도 13c에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀에 상응하는 홀(46e)이 형성된 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)가 형성된 패턴물질층(46)으로부터 소프트 몰드(300)를 분리시킨다.
다음으로, 도 13d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀에 상응하는 홀(46e)이 형성된 제2 보호막(46a)을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 수행하여 드레인전극(42b)을 노출하는 콘택홀(46d)를 형성한다.
다음으로, 도 13e에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)이 형성된 제2 보호막(46a)상에 투명도전막을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 투명 도전막을 패터닝하여, 드레인 전극(42b)과 연결되는 화소전극(43)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부에 무기절연물질인 제1 보호막(48)을 형성함으로써, 제2 보호막(46a)가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
-제6실시예-
한편, 다음의 실시예에서는 삼중막의 보호막과 상기 셀갭용 칼럼 스페이서(46b) 및 눌림용 칼럼 스페이서(46c)가 구비된 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예로써, 도 9의 Ⅰ~Ⅰ' 선상의 구조 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조를 도시한 단면도이다.
우선, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예는, 일정 공간을 갖고 합착된 칼라 필터 기판(100) 및 TFT 기판(200)과, 상기 칼라 필터 기판(100)과 TFT 기판(200) 사이에 주입된 액정층(55)으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터 기판(100)에는 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판기판기판층(31), R, G, B 칼라 필터층(32), 오버 코트층(미도시)이 형성된다.
마찬가지로, 상기 칼라 필터 기판(100)에 대향되는 TFT 기판(200) 또한 본 발명의 제1 실시예에서 설명하고 있는 바와 같이, 기판(70), 게이트 라인(41), 데이터 라인(42), 공통 라인(47), 공통 전극(47a), 소오스/드레인 전극(42a, 42b), 화소 전극(43), 게이트 절연막(45), 반도체층(44)이 형성된다.
상기 기판(60, 70)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(43) 사이에 제1 보호막(48), 제2 보호막(46a) 및 제3 보호막(49)이 형성되면서 동시에 상기 제2 보호막(46a)과 같은 물질로 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)가 형성된다.
상기 제1 칼럼 스페이서(46b)는 두 기판 간의 셀갭을 유지하기 위해 형성되는 셀갭용 칼럼 스페이서로써 제1 칼럼 스페이서와 칼라 필터 기판(100)은 서로 접촉하고 있고, 제2 칼럼 스페이서(46c)는 눌림 불량을 해소하기 위한 눌림용 칼럼 스페이서로써 제2 칼럼 스페이서(46c)와 칼라 필터 기판(100)은 소정 간격 이격되어 있다.
이때, 제1 및 제3 보호막(48, 49)은 SiNx막과 같은 무기절연물질을 형성한다. 따라서, 제1 보호막(48)은 소스/드레인전극(42a, 42b), 데이터라인(42), 게이트절연막(45)와 광경화성 액상 고분자 전구체를 포함한 유기절연물질인 제2 보호막(46a)과의 계면안정성을 향상시키기 위해 형성되고, 제3 보호막(49)는 화소전극(46)과 제2 보호막(46a)와의 계면안정성을 향상시키기 위해 형성된다.
이때, 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)는 제1 실시예와 마찬가지로, 광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer)와 같은 유기절연물질을 박막 트랜지스터가 형성된 기판(70) 상에 증착한 후, 형성하고자 하는 보호막과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)의 형상과 반대되는 형상의 패턴이 구비된 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅(In-plane printing)공정을 수행하여 일체형으로 형성된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부 및 상부에 무기절연물질인 제1 보호막 및 제3 보호막(48, 49)을 각각 형성함으로써, 제2 보호막(46a)가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도 15a 내지 도 15b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 제2 실시예의 도 13a 내지 도 13d의 공정단계를 통해 칼럼 스페이서(46b), 보호막(46a), 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c) 및 드레인전극(42b)를 노출하는 콘택홀(46d)의 형성공정까지 동일하게 진행되고, 도 15a에 도시된 바와 같이, 상기 제2 보호막(46a)상에 SiNx막과 같은 무기절연물질인 제3 보호막(49)을 형성한다.
이어, 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(46d)가 형성된 기판(70) 상에 투명도전막을 형성한 후 사진 식각공정을 통해 투명 도전막을 패터닝하여, 드레인 전극(42b)과 연결되는 화소전극(43)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치에서는 제2 보호막(46a)과 제1 및 제2 칼럼 스페이서(46b, 46c)를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다. 더불어, 유기절연물질인 제2 보호막(46a) 하부 및 상부에 무기절연물질인 제1 및 제3 보호막(48, 49)을 형성함으로써, 제2 보호막(46a)가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 보호막과 칼럼 스페이서를 소프트 몰드를 이용한 인플레인 프린팅공정을 수행하여 형성됨으로써, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상의 사진식각공정을 통해 형성되는 칼럼 스페이서 형성공정보다 공정이 단순화되고 제조비용이 감소하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 유기절연물질인 보호막과 인접하는 막질을 무기절연물질인 보호막으로 형성함으로써, 유기절연물질인 보호막가 접하고 있는 막질들과의 계면안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 서로 대향하는 칼라 필터 및 블랙매트릭스가 구비된 제1 기판 및 박막 트랜지스터가 구비된 제2 기판과,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 가지는 제1 보호막과,
    상기 제1 보호막 상에 형성되며, 상기 콘택홀과 상응하는 홀을 가지는 제2 보호막과,
    상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 기판과 접촉되는 제1 칼럼 스페이서와,
    상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 칼럼 스페이서보다 낮은 높이로 형성되어 상기 제1 기판과 이격되며, 상기 블랙매트릭스와 중첩되는 제2 칼럼 스페이서를 포함하며,
    상기 제2 보호막의 홀은 상기 콘택홀과 동일 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제2 보호막, 제1 및 제2 칼럼 스페이서는
    광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer), 광개시제, 계면활성제가 포함된 유기절연물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제2 보호막 상에 형성되는 제3 보호막이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1 보호막 및 제3 보호막은 무기절연물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 제2 기판에는
    화소 영역을 정의하기 위해 서로 교차하도록 제2 기판 상에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과,
    상기 박막트랜지스터의 일부와 연결되어 상기 화소 영역에 형성되는 화소 전극과,
    상기 제1, 제2 기판 사이에 형성되는 액정층을 더 포함하는 액정표시장치.
  10. 컬러필터 및 블랙매트릭스가 구비된 제1 기판을 제공하는 단계와,
    상기 제1 기판에 대향되는 제2 기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와,
    상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 상에 제1 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 제1 보호막 상에 패턴물질층을 형성하는 단계와,
    상기 패턴물질층이 형성된 기판에 소프트 몰드를 정렬하는 단계와,
    상기 소프트 몰드와 상기 패턴물질층이 형성된 기판을 콘택시켜 홀이 형성된 제2 보호막, 제1 칼럼 스페이서 및 제2 칼럼 스페이서를 형성하는 단계와,
    상기 패턴물질층으로부터 상기 소프트 몰드를 분리시키는 단계와,
    상기 홀이 형성된 제2 보호막을 식각 마스크로 이용한 식각 공정을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 콘택홀에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 칼럼 스페이서는 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 기판과 접촉되며,
    상기 제2 칼럼 스페이서는 상기 제2 보호막과 일체형으로 형성되며, 상기 제1 칼럼 스페이서 보다 낮은 높이로 형성되어 상기 제1 기판과 이격되며, 상기 블랙매트릭스와 중첩되며,
    상기 제2 보호막의 홀은 상기 콘택홀과 동일 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 패턴물질층은
    광경화형 액상 고분자 전구체(Ultra Violet Curable liquid pre-polymer), 광개시제, 계면활성제가 포함된 유기절연물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 소프트몰드는
    제1 칼럼 스페이서 형성용 요부 및 홀 형성용 철부가 표면에 구비되는 것을 특징으로 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 소프트몰드는
    PDMS(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimides) 중 어느 하나로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 소프트 몰드와 상기 패턴물질층이 형성된 기판을 콘택시키는 단계에서 열 또는 광을 이용하여 상기 패턴물질층을 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서, 상기 소프트몰드에는
    제2 칼럼 스페이서 형성용 요부가 표면에 구비되는 것을 특징으로 액정표시장치의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제10항에 있어서, 상기 제2 보호막과 화소전극 사이에 제3 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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