액정표시장치 및 그 제조방법 document_id A220623029529

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 은(Ag)금속을 이용하여 게이트 배선을 형성하는 데 있어서, 게이트배선 선폭과 표면 균일도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하려는 것이다. 통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 상기 액정표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액티브 영역과 액티브 영역의 액정셀들을 구동하기 위한 구동회로들을 포함한다. 도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 2는 도 1에서 선 'A-A''를 따라 절취한 액정표시장치를 나타내는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 액정표시장치는 상판(10)과 하판(20)이 대향하여 합착된 구조로 액정셀들이 위치하는 화상표시부(4)와, 상판(10)과 하판(20)의 외각을 따라 형성된 실런트(sealant ; 2)와, 실런트(2) 외각에 형성되며 상판(10)과 하판(20)을 전기적으로 접속시키는 도트(3)를 구비한다. 도 2를 참조하면, 상기 화상표시부(4)는 상부기판(11) 및 상기 상부기판(11) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(13), 컬러필터(15), 공통전극(17) 및 상부 배향막(19)으로 구성되는 상판(10)과, 하부기판(21)과 상기 하부기판(21) 상에 순차적으로 형성된 박막 트랜지스터(TFT), 화소전극(33) 및 하부 배향막(31)으로 구성되는 하판(20)과, 상판과 하판 사이에 형성된 스페이서(35)와, 상판(10) 및 하판(20)과 스페이서(35)에 의해 마련된 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)이 구비된다. 우선, 상판(10) 구조에 대해 구체적으로 알아보면 다음과 같다. 상부기판(11) 상에 블랙매트릭스(13)가 배치된다. 상기 블랙 매트릭스(13)는 상부기판(11) 상에 매트릭스 형태로 형성되어 칼라필터(15)들이 형성되어질 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접 셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 한다. 상기 블랙매트릭스(13)가 형성된 상부기판(11) 상에 적, 녹, 청 삼원색의 칼라필터(15)들이 순차적으로 형성된다. 이 경우, 삼원색의 칼라필터(15) 각각은 블랙매트릭스(13)가 형성된 상부기판(11)의 전면에 백색광원을 흡수하여 특정파장(적색, 녹색, 또는 청색)의 광만을 투과시키는 물질을 도포한 후 패터닝함으로써 형성된다. 여기서, 상기 그리고, 상기 블랙 매트릭스(13) 및 칼라필터(15)가 형성된 상부기판(11) 상에 그라운드 전위가 공급되는 투명도전막인 공통전극(17)가 형성된다. 상기 공통전극(17)을 가진 상부기판(10)에는 상부 배향막(19)이 형성된다. 이때, 상기 상부 배향막(19)은 공통전극(17) 상에 폴리이미드를 도포함으로써 형성된다. 한편, 하판(20) 구조에 대해 구체적으로 알아보면 다음과 같다. 하부기판(21) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 액정셀의 구동을 스위칭하기 위한 것으로서, 게이트라인(도시하지 않음)에서 돌출된 게이트전극(25), 데이터라인(도시하지 않음)에서 돌출된 소스전극(28S) 및 드레인전극(28D)이 구비된다. 또한, 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트전극(25)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(28S)과 드레인전극(28D)간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층(26, 27)과, 상기 게이트전극(25)과 반도체층(26, 27) 사이에 배치되어 게이트전극(25)과 소스전극(28S) 및 드레인 전극(28D)의 절연을 위한 게이트절연막(6)이 더 구비된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 가진 기판 전면에는 보호막(29)이 배치된다. 이때, 상기 보호막(29)은 상기 드레인전극(28D)을 노출하는 콘택홀(29H)이 구비되어 있다. 상기 보호막(29)을 가진 기판 상에는 상기 콘택홀(29H)을 덮어 드레인전극(28D)과 전기적으로 연결되는 화소전극(31)이 형성된다. 이때, 상기 화소전극(22)은 데이터라인과 게이트라인에 의해 분할된 셀영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 그리고, 상기 화소전극(31)이 형성된 하부기판(21) 상부에 배향막(33)이 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다. 상기 박막 트랜지스터를 통해 공급되는 데이터신호와 공통전극(14)에 공급되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 의해 액정이 회전하게 되며 액정의 회전 정도에 따라서 광투과량이 결정된다. 이와 같은 구조를 가진 상판(10)의 상부기판(11) 혹은 하판(20)의 하부기판(21)의 가장자리에는 상기 실런트(2)와 상기 도트(3)를 형성한 후, 구형상의 스페이서(24)를 산포한다. 이후, 상판(10)과 하판(20)을 정위치시켜 합착한 후 액정을 주입하여 봉지함으로써 액정표시장치를 완성한다. 상기 구성을 가진 액정표시장치에서, 상기 게이트전극(25)은 통상적으로 포토리쏘그라피(photolithography) 방법을 적용하여 은(Ag)금속막을 패터닝함으로써 형성된다. 즉, 상기 게이트전극(25)은 기판 상에 은(Ag)금속막을 증착하고, 별도의 감광막패턴을 이용하여 상기 은(Ag)금속막을 식각함으로써 형성된다. 이러한 포토리쏘그라피 방법은 감광막을 스핀 코팅방식으로 도포하기 때문에 감광막 손실이 크며, 감광막 노광, 현상 및 감광막 패턴 제거 공정이 수반되어야 한다. 또한, 상기 은(Ag)금속막 증착과 감광막 패턴 형성 공정 사이에 세정공정이 더 진행된다. 따라서, 노광 공정 진행에 따른 레이저 노광장비 등의 장비 구입 비용 상승과 공정시간이 길어지는 문제점이 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 은(Ag)금속막을 게이트전극으로 사용할 경우, 은금속이 비저항 면에서 우수한 특성이 있지만 은금속을 구입하는 비용이 비쌀 뿐만 아니라, 상기 은금속을 포토리쏘그라피 방법으로 패터닝하기 때문에 소모되는 은금속량도 많아지는 문제점도 있다. 따라서, 상기 문제점들을 해결하고자, 상기 포토리쏘그라피 방법 대신 은(Ag)금속막을 게이트전극(25)을 형성하기 위한 대안으로 프린팅 방법이 시도되었다. 즉, 기질(하부기판) 표면에 원하는 부위에만 선택적으로 (Ag)금속을 직접 프린팅함으로써 게이트전극을 형성한 것이다. 상기 프린팅법을 적용하여 게이트전극을 형성하는 방법에 대해 이하에서 자세하게 설명하면 다음과 같다. 도 3a 내지 도 3b는 종래의 프린팅법에 의해 액정표시장치의 게이트전극을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연기판(41) 위에 실란분자를 프린팅하여 선택적으로 실란패턴(43)을 형성한다. 상기 절연기판(41)은 글라스 기판일 수 있다. 상기 실란패턴(43)은 게이트전극이 형성될 영역을 노출하도록 일정 간격을 두고 기판(41) 위에 배치되도록 패터닝된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 실란패턴들(43)을 갖는 기판에 은(Ag) 금속 프린팅법에 의해 상기 실란패턴들(43) 사이에 은(Ag)금속을 성장시켜 은금속(Ag) 게이트전극(25)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 프린팅 방법에 의해 은 금속(Ag) 게이트전극을 형성하는 경우에는, 상기 실란패턴 사이에 은금속을 성장시키는 방식을 사용하고 있기 때문에, 포토리쏘그라피 방법을 사용하는 경우에 비해 은금속의 소비량이 매우 적은 잇점이 있다. 그러나, 상기 게이트배선으로 사용되는 은금속(Ag)은 매우 효율이 좋은 비저항 금속에 속하기는 하나, 쉽게 산화되며, 실란분자의 흡착은 강한 반면 흡착의 조건이 매우 어렵고 흡착 콘트롤 조건이 까다롭고, 패턴 선폭과 표면 균일도(uniformity)가 다소 저하되는 문제점이 있다.