JP3878172B2 - 液晶表示装置とその製造方法及び液晶表示装置用アレイ基板の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置とその製造方法及び液晶表示装置用アレイ基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、薄膜トランジスタを含むアレイ素子とカラーフィルターを同一基板に形成するＣＯＴ（color filter on TFT）構造の液晶表示装置とその製造方法及び液晶表示装置用アレイ基板の製造方法に関する。
一般的に、液晶表示装置は液晶分子の光学的異方性と複屈折特性を利用して画像を表現するものであって、電界が印加されると液晶の配列が変わり、変わった液晶の配列方向によって光が透過する特性も変わる。
液晶表示装置は、電界生成電極が各々形成されている二枚の基板を電極が形成されている面が向かい合うように配置し、両基板間に液晶物質を注入した後に、両電極間に電圧を印加して生成される電界により液晶分子を動くようにして、これにより変わる光の透過率により画像を表現する装置である。
図１は、液晶表示装置を概略的に示した図面である。図示したように、カラー液晶表示装置１１の上部基板５は、サブカラーフィルター８と各サブカラーフィルター８の間に設けられたブラックマトリックス６とを含んでおり、また、各サブカラーフィルター８とブラックマトリックスの上部に蒸着された共通電極１８を含む。カラー液晶表示装置１１の下部基板２２には、画素電極１７とスイッチング素子Ｔが画素領域Ｐに構成されて、画素領域Ｐの周辺にアレイ配線が形成されている。上部基板５と下部基板２２との基板間には液晶１４が充填されている。
前記下部基板２２はアレイ基板とも称するが、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴがマトリックス状に配置されており、このような多数の薄膜トランジスタＴに交差してゲート配線１３とデータ配線１５が形成される。ここで、前記画素領域Ｐは前記ゲート配線１３とデータ配線１５が交差して定義される領域で、前記画素領域Ｐ上には前述したように透明な画素電極１７が形成される。前記画素電極１７は、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）のように光の透過率が比較的優れた透明導電性金属を用いる。
前記画素電極１７と並列に接続したストレージキャパシターＣがゲート配線１３の上部に構成され、このストレージキャパシターＣの第１電極としてゲート配線１３の一部を用い、また、第２電極としてソース電極及びドレイン電極と同一層同一物質で形成されたアイランド状のストレージ金属層３０を用いる。この時、前記アイランド状のストレージ金属層３０は画素電極１７と接触して画素電極１７の信号を受けるように構成される。
ところで、前述したようなカラーフィルター基板としての上部基板５とアレイ基板としての下部基板２２を合着して液晶パネルを製作する場合に、上部基板５と下部基板２２の合着誤差による光漏れ不良などが発生する確率が非常に高い。
以下、図２を参照して説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。前述したように、液晶表示装置は、アレイ基板である第１基板２２と、前記第１基板２２と離隔されたカラーフィルター基板である第２基板５と、前記第１基板２２と第２基板５との間に位置する液晶層１４を含む。
アレイ基板２２の上部には、ゲート電極３２、アクティブ層３４、ソース電極３６、ドレイン電極３８を含む薄膜トランジスタＴが構成され、前記薄膜トランジスタＴの上部にはこれを保護する保護膜４０が構成される。ゲート電極３２とアクティブ層３４との間には、ゲート電極３２の絶縁のためのゲート絶縁膜１６が介在されている。画素領域Ｐには、前記薄膜トランジスタＴのドレイン電極３８と接触する透明画素電極１７が構成され、画素電極１７と並列に連結したストレージキャパシターＣがゲート配線１３の上部に構成されている。
前記上部基板５には、前記ゲート配線１３、データ配線１５、薄膜トランジスタＴに対応してブラックマトリックス６が構成され、下部基板２２の画素領域Ｐに対応してカラーフィルター８が構成される。この時、一般的なアレイ基板は、垂直クロストーク（cross talk）を防止するために、データ配線１５と画素電極１７とを一定間隔Ａ離隔して構成し、ゲート配線１３と画素電極も一定間隔Ｂ離隔して構成する。
データ配線１５及びゲート配線１３と画素電極１７間の離隔した空間ＡＢは、光漏れ現象が発生する領域であるために、上部カラーフィルター基板５に構成したブラックマトリックス６がこの部分を遮る役割をする。また、前記薄膜トランジスタＴの上部に構成されたブラックマトリックス６は外部から照射される光が保護膜４０を通ってアクティブ層３４に影響を与えないようにするために光を遮断する役割をする。
ところが、前記上部基板５と下部基板２２とを合着する工程において合着誤差（mis align）が発生する場合があるので、これを勘案して前記ブラックマトリックス６を設計する時に一定の値のマージンをおいて設計するため、そのマージン分だけ開口率が低下する。また、マージンを越えた合着誤差が発生する場合、光漏れ領域Ａ、Ｂがブラックマトリックス６によりすべてを遮られない光漏れ不良が発生する場合がたびたびある。
このような場合には、前記光漏れが外部に現れるので、画質を低下させる問題がある。また、図１ないし図２で説明した液晶表示装置で、上部基板５に形成されたブラックマトリックス６は薄膜トランジスタＴと対応する位置に構成するが、これは前述したように、薄膜トランジスタＴに流入する外部光を遮るためである。この時、ブラックマトリックス６はアクティブ層３４で光によって発生する光電流（Photo Current）の発生を遮る役割を行う。しかし、上部基板５と下部基板２２との間に合着誤差が発生する場合、ブラックマトリックス６は外部光から薄膜トランジスタＴを保護できなくなり、アクティブ層３４で光電流が発生する。従って、液晶表示装置の画像表示能力を低下させる原因となる。
前述したような問題を解決するために、本発明では、合着マージンを考えなくても、開口率を向上させることができる液晶表示装置を提供する。このために、本発明では、薄膜トランジスタを含むアレイ素子とカラーフィルターを同一基板に形成するＣＯＴ構造の液晶表示装置を提供する。
本発明のまた他の目的は、前述したＣＯＴ構造の液晶表示装置でも光漏洩電流遮断のため、別途のブラックマトリックスパターンが要求されたが、本発明では、別途の光漏洩電流遮断用ブラックマトリックスパターンおよび該当製造工程を省略しても、光漏洩電流の発生を防ぐ構造を持つＣＯＴ構造の液晶表示装置を提供する。このために、本発明では、薄膜トランジスタが形成されたアレイ基板上に、カラーフィルターを形成して、薄膜トランジスタを覆う領域に光漏洩電流遮断用ブラックマトリックスのような用途としてのカラーフィルターパターン部を形成する。この時、前記薄膜トランジスタを覆うカラーフィルターパターンは液晶層のセルギャップを一定に維持させるスペーサー（Spacer）とはまた別に、薄膜トランジスタを覆うカラーフィルターパターンの厚さを一定に維持することが大事である。すなわち、本発明では、接する二つのカラーフィルターパターンまたは、三つのカラーフィルターパターンの積層構造を通じて望む光漏洩電流遮断用カラーフィルターパターン部を形成する。
前記目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、ゲート電極を含み、第１基板上に一方向へ延長され構成したゲート配線と；前記ゲート配線とゲート電極がある第１基板上に形成された第１絶縁膜と；前記第１絶縁膜上に位置して前記ゲート配線と交差して画素領域を定義し、ソース電極を含むデータ配線と；前記ゲート配線とデータ配線の交差地点に位置して、ゲート電極、半導体層、ソース電極、ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと；赤色、緑色、青色のうちの一つを現わして、前記第絶縁膜上の画素領域に形成され、ドレイン電極を 露出するドレインコンタクトホールを持つカラーフィルターと；赤色、緑色、青色の樹脂のうちから少なくとも二つ以上を含み、前記半導体層に対応して、薄膜トランジスタの上部に形成され、前記カラーフィルターと実質的に同一の厚さを有する光遮断カラーフィルターパターン部と；前記ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極と接触して、前記カラーフィルターの上部の画素領域に形成された画素電極と；前記第１基板と対向に配置された第２基板の下部面に形成された共通電極と;前記画素電極と前記共通電極の間に形成された液晶層を含むことを特徴とする。
前記液晶表示装置で、前記半導体層は純粋非晶質シリコンのアクティブ層と、不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層が順に積層された構造で、前記ソース電極及びドレイン電極は前記オーミックコンタクト層上で、相互離隔されて構成する。前記薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極の間のアクティブ層に形成されたチャンネルを含む。前記光遮断カラーフィルターパターン部は前記カラーフィルターと同一工程、同一物質で構成する。前記光遮断カラーフィルターパターン部と共通電極の間のセルギャップ（Cell Gap）は少なくとも、０（Zero）以上である。
前記カラーフィルターは感光性物質で、フォト-エッチング工程を通じて形成される。
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは、赤色、緑色、青色の順に連続された工程により形成される。
前記光遮断カラーフィルターパターン部は赤色のカラーフィルターパターン、緑色のカラーフィルターパターン、青色のカラーフィルターパターンを含む。
前記各々の赤色、緑色、青色の 光遮断カラーフィルターパターンは回折露光法により形成され、各々の赤色、緑色、青色のカラーフィルターの厚さより薄い厚さであることを特徴とする。
前記液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタと光遮断カラーフィルターパターン部の間及び前記第１絶縁膜とカラーフィルターの間に第２絶縁膜をさらに含む。
前記第２絶縁膜は前記ソース電極、ドレイン電極、データ配線を覆い、前記ドレインコンタクトホールは第２絶縁膜を通過してドレイン電極の一部を現わす。
前記液晶表示装置は、前記カラーフィルターと画素電極の間に第３絶縁膜をさらに含み、前記第３絶縁膜は、カラーフィルターと光遮断カラーフィルターパターン部を覆い、前記ドレインコンタクトホールは第３絶縁膜を通過してドレイン電極の一部を現わす。ゲート配線の一部は第１キャパシター電極の役割をする。
前記液晶表示装置は、第１キャパシター電極の上部の第１絶縁膜上に第２キャパシター電極をさらに含む。
前記第１キャパシター電極と第２キャパシター電極は、これらの間に介在された第１絶縁膜と共にストレージキャパシターを構成する。
前記カラーフィルターは前記第２キャパシター電極の一部を現わすキャパシターコンタクトホールを含み、前記画素電極はキャパシターコンタクトホールを通じて第２キャパシター電極と接触する。
本発明による液晶表示装置の製造方法は、ゲート電極を含み、一方向へ延長されたゲート配線を第１基板上に形成する段階と；前記ゲート配線とゲート電極がある第１基板上に第１絶縁膜を形成する段階と；前記第１絶縁膜の上部に前記ゲート配線と交差して画素領域を定義し、ソース電極を含むデータ配線を形成する段階と；前記ゲート電極及びソース電極、半導体層、ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを前記ゲート配線とデータ配線の交差地点に形成する段階と；赤色、緑色、青色のうちの一つを現わして、ドレイン電極を露出するドレインコンタクトホールを持つカラーフィルターを前記第１絶縁膜上の画素領域に形成する段階と；赤色、緑色、青色の樹脂のうちから少なくとも二つ以上を含み、薄膜トランジスタの上部に前記半導体層に対応して、前記カラーフィルターと実質的に同一の厚さを有する光遮断カラーフィルターパターン部を形成する段階と；前記ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極と接触して、画素領域のカラーフィルターの上部に画素電極を形成する段階と；前記第１基板と対向に配置された第２基板の下部面に共通電極を形成する段階と；前記画素電極と前記共通電極の間に液晶層を形成する段階を含むことを特徴とする。
前記液晶表示装置の製造方法で、前記半導体層は純粋非晶質シリコンのアクティブ層と、不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層が順に積層された構造で形成し、前記ソース電極及びドレイン電極は前記オーミックコンタクト層上で、相互離隔されて構成する。
前記液晶表示装置の製造方法の前記薄膜トランジスタを形成する段階は、前記ソース電極及びドレイン電極の間のアクティブ層にチャンネルを形成する段階をさらに含む。
前記光遮断カラーフィルターパターン部を形成する段階は、同一物質を利用して前記カラーフィルターを形成する段階と同一工程で実施されることを特徴とする。
前記液晶層を形成する段階は、前記光遮断カラーフィルターパターン部と共通電極の間に少なくとも、０（Zero）以上のセルギャップ（Cell Gap）を形成する段階を含む。前記カラーフィルターは感光性物質で、フォト-エッチング工程を通じて形成されることを特徴とする。
前記カラーフィルターを形成する段階は、赤色、緑色、青色のカラーフィルターを赤色、緑色、青色の順に連続して形成する。
前記光遮断カラーフィルターパターン部を形成する工程は、赤色のカラーフィルターパターン、緑色のカラーフィルターパターン、青色のカラーフィルターパターンを回折露光法を利用して形成する工程を含み、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは、赤色、緑色、青色のカラーフィルターの厚さより薄い厚さで形成する。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記薄膜トランジスタと光遮断カラーフィルターパターン部の間及び前記第１絶縁膜とカラーフィルターの間に、前記ソース電極、ドレイン電極、データ配線を覆うように第２絶縁膜を形成する段階をさらに含む。
また、前記液晶表示装置の製造方法は、前記ドレインコンタクトホールに対応する前記第２絶縁膜の一部をエッチングして、ドレインコンタクトホールがドレイン電極の一部を現わすようにドレインコンタクトホールを拡張する段階をさらに含む。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記カラーフィルターと画素電極の間に、カラーフィルターと光遮断カラーフィルターパターン部を覆うように第３絶縁膜を形成する段階をさらに含む。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記ドレインコンタクトホールに対応する前記第3絶縁膜の一部をエッチングして、ドレインコンタクトホールがドレイン電極の一部を現わすようにドレインコンタクトホールを拡張する段階をさらに含む。
ゲート配線の一部は第１キャパシター電極の役割をする。
前記液晶表示装置の製造方法は、前記第１キャパシター電極の上部の第１絶縁膜上に第２キャパシター電極を形成する段階をさらに含む。
前記第１キャパシター電極と第２キャパシター電極は、これらの間に介在された第１絶縁膜と共にストレージキャパシターを構成する。
前記カラーフィルターは前記第２キャパシター電極の一部を現わすキャパシターコンタクトホールを含み、前記画素電極はキャパシターコンタクトホールを通じて第２キャパシター電極と接触する。
本発明による液晶表示装置用アレイ基板の製造方法は、一方向へ延長されたゲート配線と、ゲート配線から分岐されたゲート電極を第１基板上に形成する段階と；前記ゲート配線とゲート電極がある第１基板上に第１絶縁膜を形成する段階と；前記ゲート電極の上部の第１絶縁膜上に、純粋非晶質シリコンのアクティブ層と、不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層が順に形成する段階と；前記第１絶縁膜上にゲート電極と共に画素領域を定義するデータ配線を形成し、オーミックコンタクト層上に相互離隔されたソース電極及びドレイン電極を形成して、前記ゲート配線及びデータ配線の交差地点に薄膜トランジスタを完成する段階と；赤色の画素領域に赤色のカラーフィルターと、薄膜トランジスタの上部に赤色のカラーフィルターパターンを形成する段階と；緑色の画素領域に緑色のカラーフィルターと、薄膜トランジスタの上部に緑色のカラーフィルターパターンを形成する段階と；青色の画素領域に青色のカラーフィルターと、薄膜トランジスタの上部に青色のカラーフィルターパターンを形成する段階と；各赤色、緑色、青色のカラーフィルターの上部の各画素領域に画素電極を形成する段階を含み、前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターを形成する段階は、前記カラーフィルターと実質的に同一の厚さを有する光遮断カラーフィルターパターン部を形成することを特徴とする。
前記液晶表示装置用アレイ基板の製造方法で、前記光遮断カラーフィルターパターン部は前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンが順に積層された構造である。
前記アクティブ層とオーミックコンタクト層を形成する段階は、ソース電極及びドレイン電極の間のアクティブ層にチャンネルを形成する段階を含む。
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンを形成する段階は、赤色のカラーフィルターパターン、緑色のカラーフィルターパターン、青色のカラーフィルターパターンを回折露光法を利用して形成する工程を含み、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは、赤色、緑色、青色のカラーフィルターの厚さより薄い厚さで形成する。
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターと赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは、感光性物質でフォト-エッチング工程を通じて形成する。
前記液晶表示装置用アレイ基板の製造方法は、前記薄膜トランジスタと前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンの間及び第１絶縁膜と赤色、緑色、青色の間に、前記ソース電極、ドレイン電極、データ配線を覆うように第２絶縁膜を形成する段階をさらに含む。前記液晶表示装置アレイ基板 の製造方法は、前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターと画素電極の間に、赤色、緑色、青色のカラーフィルターと赤色、緑色、青色のラーフィルターパターン部を覆うように第３絶縁膜を形成する段階をさらに含む。
ゲート配線の一部は第１キャパシター電極の役割をする。
前記データ配線を形成する段階は、前記第１キャパシター電極の上部の第１絶縁膜上に第２キャパシター電極を形成する段階をさらに含み、前記第１キャパシター電極と第２キャパシター電極は、これらの間に介在された第１絶縁膜と共にストレージキャパシターを構成する。
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは前記第２キャパシター電極の一部を現わすキャパシターコンタクトホールを含み、前記画素電極はキャパシターコンタクトホールを通じて第２キャパシター電極と接触する。
また、前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは前記ドレイン電極の一部を現わすドレインコンタクトホールを含み、前記画素電極はドレインコンタクトホールを通じて前記ドレイン電極と接触する。
このように、本発明によるＣＯＴ構造の液晶表示装置では、カラーフィルターの製造工程で、カラーフィルターと同一物質のパターンを薄膜トランジスタの上部に積層することによって、薄膜トランジスタのチャンネル部を覆う領域に光遮断パターン部を構成する。それにより、別途のブラックマトリックスの製造工程の省略ができ、工程単純化で製造費用を低減させて生産収率を高める。
−−実施例１−−
図３は、本発明の実施例１によるＣＯＴ構造の液晶表示装置に関する平面図である。図示したように、第１方向へゲート配線１１６が形成されていて、第１方向と交差する第２方向へデータ配線１２６が形成されていて、前記ゲート配線１１６及びデータ配線１２６の交差領域は、画素領域Ｐが定義されている。また、ゲート配線１１６とデータ配線との交差地点には、薄膜トランジスタＴが形成されている。
前記薄膜トランジスタＴには、前記ゲート配線から分岐されたゲート電極１１２と、データ配線１２６から分岐されたソース電極１２２と、ソース電極１２２と離隔されるように位置するドレイン電極１２４と、ゲート電極１１２を覆う位置に形成されたアイランド状の半導体層１２０とで構成される。
画素領域Ｐには、前記ドレイン電極１２４と連結されて画素電極１３４が形成されている。前記画素電極１３４は、画素領域Ｐを主領域として接するデータ配線１２６と一定間隔重なるように配置された高開口率の構造を構成する。
前記画素電極１３４は、前端ゲート配線と一定間隔重なるように位置して前記画素電極１３４と重なるゲート配線１１６は、第１キャパシター電極１１４を構成して、前記第１キャパシター電極１１４と重なった領域には、前記画素電極１３４とキャパシターコンタクトホール１３１を通じて連結された第２キャパシター電極１２７が形成されている。第１キャパシター電極１１４及び第２キャパシター電極１２７が重なる領域には、図示してない絶縁体が介在された状態でストレージキャパシターＣstを構成する。
前記画素領域Ｐ別に、赤色、緑色、青色のカラーフィルター１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが順に配置され、カラーフィルター層１３２を構成する。特に、本発明では、薄膜トランジスタＴを覆う領域には、カラーフィルター層１３２と同一物質で構成された光遮断パターン部１３６が位置することを特徴とする。
図面で詳しく提示してはないが、前記カラーフィルター層１３２に形成されたコンタクトホールを通じて前記ドレイン電極１２４と画素電極１３４は連結される。前記光遮断パターン部１３６には、二つまたは三つのカラーパターンが積層構造を構成して、積層の厚さは、画素領域Ｐに形成されるカラーフィルター層１３２の厚さより厚くないように形成することが望ましい。
図４は、前記図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。図示したように、第１基板１１０上に第１キャパシター電極１１４を含むゲート配線１１６と、ゲート配線１１６から分岐されたゲート電極１１２とが相互に離隔して形成されている。図３に示したように、前記第１キャパシター電極１１４とゲート配線１１６とは、一体型パターンを構成する。図４には、詳しくは提示してないが、前記ゲート電極１１２はゲート配線１１６から分岐されたパターンに当たる。
前記ゲート電極１１２と第１キャパシター電極１１４とを含むゲート配線１１６を覆う領域にゲート絶縁膜１１８が形成されており、ゲート電極１１２の上部のゲート絶縁膜１１８上には、非晶質シリコン物質で構成されたアクティブ層１２０ａと、不純物非晶質シリコン物質で構成されたオーミックコンタクト層１２０ｂが順に積層された構造の半導体層１２０が形成されている。
前記半導体層１２０の上部の半導体層１２０を覆う領域には、ゲート電極１１２を間にして相互離隔された形状であるソース電極１２２及びドレイン電極１２４が形成されている。そして、ソース電極１２２と連結されるデータ配線１２６がゲート絶縁膜１１８上に形成されていて、前述した第１キャパシター電極１１４を覆う領域に第２キャパシター電極１２８が形成されている。
前記ソース電極１２２及びドレイン電極１２４の間の区間には、露出されたアクティブ層１２０ａ領域で定義されるチャンネル（Ｃｈ）が構成されており、前記ゲート電極１１２、半導体層１２０、ソース電極１２２及びドレイン電極１２４は薄膜トランジスタＴを構成する。
前記薄膜トランジスタＴを覆う領域及び画素領域Ｐには、赤色、緑色、青色のカラー１フィルター１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃで構成されるカラーフィルター層１３２が形成されている。例えば、赤色画素領域Ｐｒ及びその薄膜トランジスタＴ領域には、赤色カラーフィルター１３２ａが形成されており、緑色画素領域Ｐｇ及びその薄膜トランジスタＴ（図示せず）領域には、緑色カラー１フィルター１３２ｂが形成されており、青色画素領域Ｐｂ及びその薄膜トランジスタＴ（図示せず）領域には、青色カラー１フィルター１３２ｃが形成されている。また、図４は、ドレイン電極１２４を一部露出させるドレインコンタクトホール１３０が赤色画素領域Ｐｒの赤色カラーフィルター１３２ａに形成されており、緑色カラーフィルター１３２ｂには、第２キャパシター電極１２８を一部露出させるキャパシターコンタクトホール１３１が形成されている。
前記カラーフィルター層１３２の上部には、ドレインコンタクトホール１３０を通じてドレイン電極１２４と連結される画素電極１３４が形成されている。前記画素電極１３４のまた他の一側は、キャパシターコンタクトホール１３１を通じて第２キャパシター電極１２８と連結される。前記第１キャパシター電極１１４及び第２キャパシター電極１２８が重なる領域はストレージキャパシターＣstを構成する。
前記薄膜トランジスタＴを覆う領域には、前記カラーフィルター１３２と同一物質で構成された光遮断パターン部１３６が形成されている。図４では、一例としてカラーフィルターの製造工程が赤色、緑色、青色のカラー順に行われて、赤色、緑色、青色のカラーフィルター物質層１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃが順に積層された構造で光遮断パターン部１３６が構成される。
この時、図４の薄膜トランジスタＴは、赤色画素領域Ｐｒに形成されているため、その上部の光遮断パターン部１３６の赤色カラーフィルター物質層１３６ａは赤色カラーフィルター１３２ａと一体型で構成されて、青色カラーフィルター物質層１３６ｃは青色カラーフィルター１３２ｃと一体型で構成されている。そして、前記第１基板１１０と対向されるように第２基板１５０が配置されていて、第２基板１５０の内部面には、共通電極１５２が形成されており、第１基板１１０及び第２基板１５０の間には液晶層１７０が介在されている。一般的に、液晶層１７０の厚さはセルギャップ（Cell Gap）で定義される。
本発明では、前記カラーフィルター１３２の製造工程で、前記薄膜トランジスタＴの上部に薄膜トランジスタＴを覆うようにカラーフィルター物質層を残して、三つのカラーフィルター物質層の積層部を薄膜トランジスタＴ用ブラックマトリックスパターンとして利用する。従って、本発明では、別途のブラックマトリックスの製造工程を省略できることを特徴とする。
前記光遮断パターン部１３６の形成厚さは、少なくとも画素領域Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ別カラーフィルター１３２の積層厚さと同一にするかまたは小さい値を持つように形成され、厚さの調節は、各カラーフィルターの製造工程で回折露光法を利用するにより調節可能になる。
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルター１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの積層の厚さを各々ＴR、ＴG、ＴBとして、赤色、緑色、青色のカラーフィルター物質層１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃの厚さの値をＴr、Ｔg、Ｔbとして、光遮断パターン部１３６と共通電極１５２の間のセルギャップ（Cell Gap）をＣtと称すると、
Ｔr＜ＴR及び、Ｔg＜ＴGまたはＴb＜ＴB
Ｔg＜ＴG及び、Ｔr＜ＴRまたはＴb＜ＴB
Ｔb＜ＴB及び、Ｔg＜ＴGまたはＴr＜ＴR
Ｃt＞０
の関係式が成立するように形成することが重要である。
前述したように、図４に提示したアレイ基板のカラーフィルターは、赤色、緑色、青色のカラー順に形成されるため、前記光遮断パターン部１３６は全画素領域で同一な積層構造を持つ。すなわち、赤色、緑色、青色のカラーフィルター物質層１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ順に積層された構造を持つ。
−−実施例２−−
図５は、本発明のまた他の例によるＣＯＴ液晶表示装置に関する断面図である。図４を参照して説明した実施例とは同一切断面を基準にした断面図であって、前記図４の実施例と重複する部分に関した説明は簡略にして、光遮断パターン部の積層構造を中心に説明する。
図示したように、第１基板２１０上には、ゲート電極２１２、半導体層２２０、ソース電極２２２及びドレイン電極２２４で構成された薄膜トランジスタＴが構成されていて、また、ゲート配線の一部である第１キャパシター電極２１４、ゲート絶縁膜２１８、第２キャパシター電極２２８の積層構造を持つストレージキャパシターＣstが第１基板２１０上に構成されている。
前記薄膜トランジスタＴ及び第２キャパシター電極２２８を一定部分重なるように赤色、緑色、青色のカラーフィルター２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃが画素領域Ｐに形成されており、前記ドレイン電極２２４及び第２キャパシター電極２２８の一部を各々露出させるドレインコンタクトホール２３０及びキャパシターコンタクトホール２３１が各カラーフィルター２３２に形成されている。カラーフィルター２３２の上部には、ドレインコンタクトホール２３０及びキャパシターコンタクトホール２３１を通じてドレイン電極２２４及び第２キャパシター電極２２８と連結される画素電極２３４が形成されている。前記第１基板２１０と対向するように配置された第２基板２５０の下部面に共通電極２５２が形成されている。
前記薄膜トランジスタＴを覆う領域に光遮断パターン部２３６が形成されているが、特に、図５の実施例による前記光遮断パターン部２３６は、赤色のカラーフィルター物質層２３６ａ及び青色のカラーフィルター物質層２３６ｂが順に積層された二つのカラーフィルター物質層の積層構造で構成されることを特徴とする。
図５の前記カラーフィルターの製造工程では、顔料を利用したフォトエッチング工程により赤色、緑色、青色のカラーフィルターを順に形成するが、この時、赤色の画素領域に赤色のカラーフィルター２３２ａを形成する段階で、光遮断パターン部に赤色のカラーフィルター物質層２３６ａを所定の厚さ値で形成し、緑色のカラーフィルターの製造工程では、緑色のカラーフィルターの画素領域にだけ緑色のカラーフィルター２３２ｂを形成し、青色のカラーフィルター２３２ｃの製造工程では、青色の画素領域及び前述した赤色のカラーフィルター物質層の上部に所定の厚さで青色のカラーフィルター物質層２３６ｂを形成する。
前記赤色、緑色、青色のカラーフィルター２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃの積層の厚さを各々ＴR，ＴG，ＴBとして、赤色、青色のカラーフィルター物質層２３６ａ、２３６ｂの厚さを各々Ｔr、Ｔbとして、光遮断パターン部２３６と共通電極２５２との間のセルギャップ（Cell Gap）をＣtと称すると、
Ｔr＜ＴR及び（または）Ｔb≦ＴB
Ｔr≦ＴR及び（または）Ｔb≦ＴB
Ｔb＜ＴB及び（または）Ｔr≦ＴR
Ｃt＞０
の関係式が成立するように形成することが大事である。
前記光遮断パターン部２３６のカラーフィルター物質層だけを選択的に薄い厚さで形成するためには、光の照射量を下げられる回折露光法（Diffraction Exposure method）を利用する。そして、本実施例による光遮断パターン部２３６の積層構造は、赤色−青色のカラーフィルター物質層以外にも、緑色−青色のカラーフィルター物質層、赤色−緑色のカラーフィルター物質層が順に積層された構造も含む。しかし、本発明は、前記実施例等で限定されることなく、本発明の趣旨に反しない限度内で多様に変更可能である。
一例として、前記薄膜トランジスタＴとカラーフィルター物質層との間に薄膜トランジスタ保護用の保護層を加えて介在できる。このような保護層を含む構造では、前記カラーフィルター工程でコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを基準に露出された保護層の領域をエッチングする方法で、画素電極と薄膜トランジスタ及びキャパシター電極を連結させる。
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置用アレイ基板の構造工程を説明する。図６Ａないし図６Ｊは、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断したものであって、光遮断パターン部を含むアレイ基板を本発明により示した工程断面図である。
図６Ａに示したように、第１金属層を基板１１０に形成しパターニングして、ゲート配線１１６とゲート電極１１２を形成する。図３及び図４でも説明したように、ゲート電極１１２の一部はストレージキャパシターの第１電極とする役割をして、以後形成されるキャパシター電極と共にストレージキャパシターを形成する。
図６Ｂに示したように、ゲート電極１１２とゲート配線１１６が形成された基板全面に窒化シリコン（ＳｉＮX）または、酸化シリコン（ＳｉＯ2）のうちから選択された一つで第１絶縁膜であるゲート絶縁膜１１８を形成する。ゲート絶縁膜１１８の全面には、純粋非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）と不純物非晶質シリコン層（ｎ+ａ−Ｓｉ：Ｈ）を順に積層して、二つのシリコン層を同一マスクを利用して同時にパターニングする。
このようなパターニングの結果として、ゲート電極１１２の上部のゲート絶縁膜１１８上には、アクティブ層１２０ａとオーミックコンタクト層１２０ｂで構成された半導体層１２０を形成する。すなわち、純粋非晶質シリコンであるアクティブ層１２０ａがゲート電極１１２の上部に形成されて、不純物非晶質シリコンであるオーミックコンタクト層１２０ｂがアクティブ層１２０ａに形成される。
アクティブ層１２０ａとオーミックコンタクト層１２０ｂで構成された半導体層を形成した後には、図６Ｃに示したように、第２金属層を基板１１０全面に蒸着しパターニングして、ソース電極１１２、ドレイン電極１２４、データ配線１２６及びキャパシター電極１２８を形成する。前記第２金属層は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）及びこれらの合金で構成された物質のうちから選択された一つで形成する。
前記ソース電極１２２はデータ配線１２６から分岐されて、オーミックコンタクト層１２０ｂの一側と重なって、ドレイン電極１２４はゲート電極１１２を間にソース電極１２２と離隔されて、オーミックコンタクト層１２０ｂの他の一側と重なるように形成する。
キャパシター電極１２８はゲート配線１１６の一部と重なって、重なったゲート配線１１６はストレージキャパシターＣstの第１電極の役割を行って、キャパシター電極１２８はストレージキャパシターＣstの第２電極の役割を行う。また、ソース電極１２２及びドレイン電極１２４の間に現れた、オーミックコンタクト層１２０ｂはソース電極１２２及びドレイン電極１２４をマスクで利用して、下部のアクティブ層１２０ａが露出されるようにエッチングする。
このような工程の結果として、ゲート電極１１２、半導体層１２０、ソース電極１２２、ドレイン電極１２４を含む薄膜トランジスタＴが完成して、ゲート配線１１６の一部とキャパシター電極１２８及びこれらの間に介在された第１絶縁膜１１８で構成されたストレージキャパシターＣstも完成する。
図６Ｄに示したように、赤色の樹脂１３２Ｒを薄膜トランジスタＴ、ストレージキャパシターＣst、データ配線１２６を覆うように基板１１０全面に形成する。そして、前記赤色の樹脂１３２Ｒをパターニングするために、透過部（Ｍ１）、遮断部（Ｍ２）、半透過部（Ｍ３）で構成された第１マスク（Ｍａ）を基板の上部に配置する。
第１マスク（Ｍａ）の透過部（Ｍ１）は、薄膜トランジスタＴの一部を除いた画素領域Ｐに対応して光を通過させる領域である。特に、赤色の樹脂１３２Ｒをパターニングする工程で、透過部（Ｍ１）は赤色の画素領域Ｐｒに対応するように配置する。前記第１マスク（Ｍａ）の遮断部（Ｍ２）は光を完全に遮断する領域であって、赤色の樹脂１３２Ｒをパターニングする工程では、緑色の画素領域Ｐｇ及び青色の画素領域Ｐｂに対応する。前記半透過部（Ｍ３）は光の一部だけを通過させる領域で、多数のスリット（Slits）や半透明フィルムで構成されている。
このような半透過部（Ｍ３）はゲート電極１１２に対応する部分であるが、特に、露出されたアクティブ層１２０ａと位置上に符合する。このような第１マスク（Ｍａ）を利用して図６Ｄに示したように露光工程を実施する。
露光工程以後には、前記赤色の樹脂１３２Ｒは現像され、図６Ｅに示したように、基板１１０の上部に、赤色のカラーフィルター１３２ａと赤色のカラーフィルターパターン１３６ａを残す。赤色のカラーフィルター１３２ａは、赤色の画素領域Ｐｒに位置して、ドレイン電極１２４の一部を露出するドレインコンタクトホール１３０が赤色のカラーフィルター１３２ａに形成される。図６Ｅには示してなくでも、赤色のカラーフィルター１３２ａには、赤色の画素領域Ｐｒに対応するキャパシター電極を露出するキャパシターコンタクトホールが形成されている。また、前記赤色のカラーフィルターパターン１３６ａは、ゲート電極１１２の上部の露出されたアクティブ層１２０ａに対応するように形成される。
図６Ｆに示したように、前記赤色のカラーフィルター１３２ａ及び赤色のカラーフィルターパターン１３６ａの形成以後、緑色の樹脂１３２Ｇを基板全面に形成して、第２マスク（Ｍｂ）を利用して露光を実施する。前記第２マスク（Ｍｂ）は、第１マスク（Ｍａ）とほとんど同じくらいに、緑色の画素領域Ｐｇに対応する透過部（Ｍ４）を持っていて、他の赤色の画素領域Ｐｒ及び青色の画素領域Ｐｂに対応する遮断部（Ｍ５）を持つ。また、前記第２マスク（Ｍｂ）は前記アクティブ層１２０ａのチャンネルに対応する半透過部（Ｍ６）を持つ。図６Ｆに示したように、キャパシターコンタクトホールを形成するため、前記遮断部（Ｍ５）はキャパシター電極１２８とも対応する。
第２マスク（Ｍｂ）を利用して露光を実施した以後に、緑色の樹脂１３２Ｇは現像され、図６Ｇに示したように、緑色の画素領域Ｐｇに緑色のカラーフィルター１３２ｂが形成される。一方、緑色の樹脂１３２Ｇを現像すると、緑色のカラーフィルター１３２ｂには、キャパシター電極１２８の一部を露出するキャパシターコンタクトホール１３１が形成される。図６Ｇには示してなくでも、緑色の画素領域Ｐｇに対応する薄膜トランジスタのドレイン電極を露出するために、緑色のカラーフィルター１３２ｂにドレインコンタクトホールが形成される。
図６Ｈに示したように、赤色のカラーフィルター１３２ａと赤色のカラーフィルターパターン１３６ａ、緑色のカラーフィルター１３２ｂと緑色のカラーフィルターパターン１３６ｂが形成された基板１１０全面に青色の樹脂１３２Ｂを形成する。青色の樹脂１３２Ｂの形成後、露光を実施するために、第３マスクＭｃを基板１１０の上部に位置させる。第１マスク及び第２マスクと同じに、第３マスクが青色の画素領域Ｐｂに対応する透過部Ｍ７と、他の赤色の画素領域Ｐｒ及び緑色の画素領域Ｐｇに対応する遮断部Ｍ８を持つ。
また、第３マスクＭｃにはアクティブ層１２０ａのチャンネルに対応する半透過部Ｍ９が形成されている。図６Ｈには示してなくでも、前記遮断部Ｍ８の一部は青色の画素領域Ｐｂに対応するキャパシター電極に対応して、この対応する部分には、以後実施する現像過程を通じてキャパシターコンタクトホールが形成される。第３マスク（Ｍｃ）を基板の上部に位置させた後、光を第３マスクを通じて青色の樹脂１３２Ｂに照らす露光を実施すると、光の当てられてない青色の樹脂１３２Ｂは、以後の現像過程を通じて除去される。従って、図６Ｉに示したように、基板１１０の上部の青色の画素領域Ｐｂに、青色のカラーフィルター１３２ｃを形成する。
また、前記アクティブ層１２０ａの上部の緑色のカラーフィルターパターン１３６ｂ上には、青色のカラーフィルターパターン１３６ｃが形成される。一方、図６Ｉには示してなくでも、青色の画素領域Ｐｂに対応する薄膜トランジスタのドレイン電極を露出させるドレインコンタクトホールとキャパシター電極を露出させるキャパシターコンタクトホールが青色のカラーフィルター１３２ｃに形成される。
以上のような図６Ｄないし図６Ｉの工程を通じてカラーフィルター１３２を形成する。また、図６Ｊは画素電極１３４を形成する工程を示している。
図６Ｊに示したように、カラーフィルター１３２が形成された基板全面に、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）及びインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）で透明導電性物質層を形成しパターニングする。パターニングの結果として、各画素領域Ｐごと位置する画素電極１３４が形成されて、各画素電極１３４はドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極１２４と接触し、キャパシターコンタクトホールを通じてキャパシター電極１２８と接触する。
このような工程を通じて本発明による液晶表示装置用アレイ基板が製作される。前述したように、本発明では、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンを薄膜トランジスタの上部に形成して、アクティブ層へ入ってくる光を遮って、光によりアクティブ層に発生する可能がある光電流（Photo Current）を防ぐ。
図７Ａないし図７Ｌは、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断したものであって、光遮断パターン部を含むアレイ基板を本発明のまた他の実施例により示した工程断面図である。図７Ａないし図７Ｃは、前述した図６Ａないし図６Ｃと同じ工程を示すので、図７Ａないし図７Ｃに関する詳しい説明は省略する。
図７Ｄに示したように、第２金属層がパターニングされた基板１１０全面に、第２絶縁膜１２９を形成する。第２絶縁膜は薄膜トランジスタＴ、データ配線１２６、ストレージキャパシターＣstを保護する役割をする。また、第２絶縁膜は窒化シリコン（ＳｉＮx）及び酸化シリコン（ＳｉＯ2）のような無機絶縁物質のうちから選択された一つで形成して、以後工程で形成される有機膜の接触特性を向上させる役割も行う。すなわち、アクティブ層１２０ａと以後形成されるカラーフィルター層との接触特性を改選するために、無機絶縁物質である第２絶縁膜１２９がこれらの間に介在される。もし、アクティブ層１２０ａと有機物質であるカラーフィルターの間に接触特性の問題が起きないならば、あえて第２絶縁膜１２９を形成する必要はない。
第２絶縁膜１２９が形成された以後は、図７Ｅに示したように、赤色の樹脂１３２Ｒを第２絶縁膜１２９全面に形成する。そして、前記赤色の樹脂１３２Ｒをパターニングするために、透過部Ｍ１、遮断部Ｍ２、半透過部Ｍ３で構成された第１マスクＭａを基板の上部に配置する。前述したように、第１マスクＭａの透過部Ｍ１は、薄膜トランジスタＴの一部を除いた画素領域Ｐに対応して、光を通過させる領域である。特に、赤色の樹脂１３２Ｒをパターニングする工程で、透過部Ｍ１は赤色の画素領域Ｐｒに対応するように配置する。
前記第１マスクＭａの遮断部Ｍ２は光を完全に遮断する領域であって、赤色の樹脂１３２Ｒをパターニングする工程では、緑色の画素領域Ｐｇ及び青色の画素領域Ｐｂに対応する。前記半透過部Ｍ３は光の一部だけを通過させる領域で、多数のスリットや半透明フィルムで構成されている。このような半透過部Ｍ３はゲート電極１１２に対応する部分であるが、特に、露出されたアクティブ層１２０Ａと位置上に符合する。このような第１マスクＭａを利用して図６Ｄに示したように露光工程を実施する。
露光工程以後には、前記赤色の樹脂１３２Ｒは現像され、図７Ｆに示したように、基板１１０の上部の第２絶縁膜上に、赤色のカラーフィルター１３２ａと赤色のカラーフィルターパターン１３６ａを残す。赤色のカラーフィルター１３２ａは、赤色の画素領域Ｐｒに位置して、赤色のカラーフィルター１３２ａのドレイン電極１２４に対応する部分にはドレインコンタクトホール１３０が形成される。図７Ｆには示してなくでも、赤色のカラーフィルター１３２ａには、赤色の画素領域Ｐｒに対応するキャパシター電極を露出するキャパシターコンタクトホールが形成されている。また、前記赤色のカラーフィルターパターン１３６ａは、ゲート電極１１２の上部の露出されたアクティブ層１２０ａに対応するように形成される。
図７Ｇに示したように、前記赤色のカラーフィルター１３２ａ及び赤色のカラーフィルターパターン１３６ａの形成以後、緑色の樹脂１３２Ｇを第２絶縁膜全面に形成して、第２マスクＭｂを利用して露光を実施する。前記第２マスクＭｂは、第１マスクＭａとほとんど同じように、緑色の画素領域Ｐｇに対応する透過部Ｍ４を持っていて、他の赤色の画素領域Ｐｒ及び青色の画素領域Ｐｂに対応する遮断部Ｍ５を持つ。また、前記第２マスクＭｂは前記アクティブ層１２０ａのチャンネルに対応する半透過部Ｍ６を持つ。図７Ｇに示したように、キャパシターコンタクトホールを形成するために、一部遮断部Ｍ５はキャパシター電極１２８とも対応される。
第２マスクＭｂを利用して露光を実施した以後に、緑色の樹脂１３２Ｇは現像され、図７Ｈに示したように、緑色の画素領域Ｐｇに緑色のカラーフィルター１３２ｂが形成される。一方、緑色の樹脂１３２Ｇを現像すると、緑色のカラーフィルター１３２ｂには、キャパシター電極１２８と対応する部分にキャパシターコンタクトホール１３１が形成される。図７Ｈには示してなくでも、緑色の画素領域Ｐｇに対応する薄膜トランジスタのドレイン電極と対応する部分の緑色のカラーフィルター１３２ｂにドレインコンタクトホールが形成される。
図７Ｉに示したように、赤色のカラーフィルター１３２ａと赤色のカラーフィルターパターン１３６ａ、緑色のカラーフィルター１３２ｂと緑色のカラーフィルターパターン１３６ｂが形成された基板１１０全面に青色の樹脂１３２Ｂを形成する。青色の樹脂１３２Ｂの形成後、露光を実施するために、第３マスクＭｃを基板１１０の上部に位置させる。第１マスク及び第２マスクと同じに、第３マスクが青色の画素領域Ｐｂに対応する透過部Ｍ７と、他の赤色の画素領域Ｐｒ及び緑色の画素領域Ｐｇに対応する遮断部Ｍ８を持つ。また、第３マスクＭｃにはアクティブ層１２０ａのチャンネルに対応する半透過部Ｍ９が形成されている。図７Ｉには示してなくでも、前記遮断部Ｍ８の一部は青色の画素領域Ｐｂに対応するキャパシター電極に対応して、この対応する部分には、以後実施する現像過程を通じてキャパシターコンタクトホールが形成される。
第３マスクＭｃを基板の上部に位置させた後、光を第３マスクを通じて青色の樹脂１３２Ｂに照らす露光を実施すると、光の当てられてない青色の樹脂１３２Ｂは、以後の現像過程を通じて除去される。従って、図７Ｊに示したように、基板１１０の上部の第２絶縁膜上の青色の画素領域Ｐｂに、青色のカラーフィルター１３２ｃを形成する。また、前記アクティブ層１２０ａの上部の緑色のカラーフィルターパターン１３６ｂ上には、青色のカラーフィルターパターン１３６ｃが形成される。一方、図７Ｊには示してなくでも、青色の画素領域Ｐｂに対応する薄膜トランジスタのドレイン電極に対応するドレインコンタクトホールとキャパシター電極に対応するキャパシターコンタクトホールが青色のカラーフィルター１３２ｃに形成される。
以上のような図７Ｄないし図７Ｊの工程を通じてカラーフィルター１３２が形成されて、以上の工程では、第２絶縁膜の形成により、ドレインコンタクトホール１３０及びキャパシターコンタクトホール１３１が各々ドレイン電極１２４とキャパシター電極１２８を露出させない。従って、これらコンタクトホールを延長させる工程が必要となる。
図７Ｋに示したように、コンタクトホール１３０、１３１によって露出された第２絶縁膜１２９はエッチングされ、これにより、ドレインコンタクトホール１３０はドレイン電極１２４を露出するように延長される。また、このようなエッチング工程によって、キャパシターコンタクトホール１３１は下部にキャパシター電極１２８を露出するように第２絶縁膜１２９の内部へ延長される。
図７Ｌは、画素電極１３４を形成する工程を示している。図７Ｌに示したように、ドレイン電極１２４とキャパシター電極１２８を各々露出するドレインコンタクトホール１３０とキャパシターコンタクトホール１３１が形成された基板１１０全面のカラーフィルター１３２上に、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）及びインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）で透明導電性物質層を形成しパターニングする。パターニングの結果として、各画素領域Ｐごと位置する画素電極１３４が各カラーフィルター１３２上に形成されて、各画素電極１３４はドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極１２４と接触し、キャパシターコンタクトホールを通じてキャパシター電極１２８と接触する。
このような工程を通じて本発明のまた他の実施例による液晶表示装置用アレイ基板が製作される。前述したように、本実施例では、第２絶縁膜が薄膜トランジスタと光遮断パターン部である赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンの間に位置して、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは薄膜トランジスタの上部で、アクティブ層へ入ってくる光を遮る。これにより、アクティブ層で生産される光電流（Photo Current）の発生を防ぐ。
図８Ａないし図８Ｃは、本発明のまた他の実施例による光遮断パターン部を含むアレイ基板を示した工程断面図である。図８Ａないし図８Ｃは、図７Ｊ以後の工程を示すので、図７Ａないし図７Ｊの工程に関する詳しい説明は前述したのでここでは省略する。図８Ａに示したように、カラーフィルター１３２及び光遮断パターン部１３６が形成された基板１１０全面に、第３絶縁膜１３３を形成する。第３絶縁膜１３３は窒化シリコン（ＳｉＮx）及び酸化シリコン（ＳｉＯ2）のような無機絶縁物質のうちから選択された一つであって、カラーフィルター１３２及び光遮断パターン部１３６を保護する役割をする。
図８Ｂに示したように、ドレインコンタクトホール１３０及びキャパシターコンタクトホール１３１に当たる部分の第２絶縁膜１２９及び第３絶縁膜１３３をエッチングして、ドレインコンタクトホール１３０及びキャパシターコンタクトホール１３１を下部の金属層まで延長する。従って、ドレインコンタクトホール１３０は下部のドレイン電極１２４の一部を露出して、キャパシターコンタクトホール１３１は下部のキャパシター電極１２８の一部を露出する。
図８Ｃに示したように、ドレイン電極１２４とキャパシター電極１２８を各々露出するドレインコンタクトホール１３０とキャパシターコンタクトホール１３１が形成された第３絶縁膜１３３上に、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）及びインジウム−ジンク−オキサイド（ＩＺＯ）で透明導電性物質層を形成しパターニングする。パターニングの結果として、各画素領域Ｐごと位置する画素電極１３４が第３絶縁膜１３３上に形成されて、各画素電極１３４はドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極１２４と接触し、キャパシターコンタクトホールを通じてキャパシター電極１２８と接触する。
このような工程を通じて本発明のまた他の実施例による液晶表示装置用アレイ基板が製作されるが、本実施例では、第３絶縁膜をカラーフィルターと画素電極の間に形成して、製造工程中、カラーフィルター及び光遮断パターン部を保護できるようになる。しかし、本発明は、前記実施例等で限定されることなく、本発明の趣旨に反しない限度内で多様に変形して実施できる。
一般的な液晶表示装置の構成を概略的に示した図面である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して示した断面図である。 本発明によるＣＯＴ構造の液晶表示装置に関する平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面であって、本発明によるＣＯＴ構造の液晶表示装置に関する断面図である。 本発明のまた他の例によるＣＯＴ構造の液晶表示装置に関する断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断して示す、光遮断パターン部を含むアレイ基板の工程断面図である。 図６Ａに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｂに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｃに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｄに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｅに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｆに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｇに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｈに続く製造工程を示す断面図である。 図６Ｉに続く製造工程を示す断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断して示す、本発明のまた他の実施例による光遮断パターン部を含むアレイ基板を示した工程断面図である。 図７Ａに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｂに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｃに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｄに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｅに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｆに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｇに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｈに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｉに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｊに続く製造工程を示す断面図である。 図７Ｋに続く製造工程を示す断面図である。 本発明のまた他の実施例により光遮断パターン部を含むアレイ基板を示した工程断面図である。 図８Ａに続く製造工程を示す断面図である。 図８Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
符号の説明
１１０：第１基板、１１２：ゲート電極、１１４：第１キャパシター電極、１１６：ゲート配線、１１８：ゲート絶縁膜、１２０ａ：アクティブ層、１２０ｂ：オーミックコンタクト層、１２０：半導体層、１２２：ソース電極、１２４：ドレイン電極、１２６：データ配線、１２８：第２キャパシター電極、１３０：ドレインコンタクトホール、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ：カラーフィルター、１３２：カラーフィルター層、１３４：画素電極、１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃ：、赤色、緑色、青色のカラーフィルター物質層、１３６：光遮断パターン部、１５０：第２基板、１５２：共通電極、１７０：液晶層、Ｐｒ：赤色画素領域、Ｐｇ：緑色画素領域、Ｐｂ：青色画素領域、Ｃst：ストレージキャパシター、Ｔ：薄膜トランジスタ、ＴR，ＴG，ＴB：赤色、緑色、青色のカラーフィルターの積層の厚さ、Ｔr，Ｔg，Ｔb：赤色、緑色、青色のカラーフィルター物質層の積層の厚さ、Ｃt：光遮断パターン部でのセルギャップ。

Claims (44)

  1. ゲート電極を含み、第１基板上に一方向へ延長され構成したゲート配線と；
    前記ゲート配線とゲート電極がある第１基板上に形成された第１絶縁膜と；
    前記第１絶縁膜上に位置して前記ゲート配線と交差して画素領域を定義し、ソース電極を含むデータ配線と；
    前記ゲート配線とデータ配線の交差地点に位置して、ゲート電極、半導体層、ソース電極、ドレイン電極を含む薄膜トランジスタと；
    赤色、緑色、青色のうちの一つを現わして、前記第１絶縁膜上の画素領域に形成され、ドレイン電極を露出するドレインコンタクトホールを持つカラーフィルターと；
    赤色、緑色、青色の樹脂のうちから少なくとも二つ以上を含み、前記半導体層に対応して、薄膜トランジスタの上部に形成され、前記カラーフィルターと実質的に同一の厚さを有する光遮断カラーフィルターパターン部と；
    前記ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極と接触して、前記カラーフィルターの上部の画素領域に形成された画素電極と；
    前記第１基板と対向に配置された第２基板の下部面に形成された共通電極と;
    前記画素電極と前記共通電極の間に形成された液晶層と
    を含む液晶表示装置。
  2. 前記半導体層は、純粋非晶質シリコンのアクティブ層と、不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層が順に積層された構造で、前記ソース電極及びドレイン電極は前記オーミックコンタクト層上で相互に離隔させて構成する
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極の間のアクティブ層に形成されたチャンネルを含む
    ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記光遮断カラーフィルターパターン部は、前記カラーフィルターと同一工程、同一物質で構成する
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 前記光遮断カラーフィルターパターン部と共通電極の間のセルギャップ（Cell Gap）は少なくとも、０以上である
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  6. 前記カラーフィルターは感光性物質で、フォトエッチング工程を通じて形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  7. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは、赤色、緑色、青色の順に連続した工程により形成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  8. 前記光遮断カラーフィルターパターン部は、赤色のカラーフィルターパターン、緑色のカラーフィルターパターン、青色のカラーフィルターパターンを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  9. 前記各々の赤色、緑色、青色の光遮断カラーフィルターパターンは回折露光法により形成され、各々の赤色、緑色、青色のカラーフィルターの厚さより薄い厚さである
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  10. 前記薄膜トランジスタと光遮断カラーフィルターパターン部との間及び前記第１絶縁膜とカラーフィルターとの間に第２絶縁膜をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  11. 前記第２絶縁膜は前記ソース電極、ドレイン電極、データ配線を覆い、前記ドレインコンタクトホールは第２絶縁膜を通過してドレイン電極の一部を現わす
    ことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
  12. 前記カラーフィルターと画素電極との間に第３絶縁膜をさらに含み、前記第３絶縁膜は、カラーフィルターと光遮断カラーフィルターパターン部を覆い、前記ドレインコンタクトホールは第３絶縁膜を通過してドレイン電極の一部を現わす
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  13. ゲート配線の一部は、第１キャパシター電極の役割をする
    ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  14. 前記第１キャパシター電極の上部の第１絶縁膜上に第２キャパシター電極をさらに含む ことを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
  15. 前記第１キャパシター電極と第２キャパシター電極は、これらの間に介在された第１絶縁膜と共にストレージキャパシターを構成する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
  16. 前記カラーフィルターは、前記第２キャパシター電極の一部を現わすキャパシターコンタクトホールを含み、前記画素電極はキャパシターコンタクトホールを通じて第２キャパシター電極と接触する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
  17. ゲート電極を含み、一方向へ延長されたゲート配線を第１基板上に形成する段階と；
    前記ゲート配線とゲート電極がある第１基板上に第１絶縁膜を形成する段階と；
    前記第１絶縁膜の上部に前記ゲート配線と交差して画素領域を定義し、ソース電極を含むデータ配線を形成する段階と；
    前記ゲート電極及びソース電極、半導体層、ドレイン電極を含む薄膜トランジスタを前記ゲート配線とデータ配線の交差地点に形成する段階と；
    赤色、緑色、青色のうちの一つを現わして、ドレイン電極を露出するドレインコンタクトホールを持つカラーフィルターを前記第１絶縁膜上の画素領域に形成する段階と；
    赤色、緑色、青色の樹脂のうちから少なくとも二つ以上を含み、薄膜トランジスタの上部に前記半導体層に対応して、前記カラーフィルターと実質的に同一の厚さを有する光遮断カラーフィルターパターン部を形成する段階と；
    前記ドレインコンタクトホールを通じてドレイン電極と接触して、画素領域のカラーフィルターの上部に画素電極を形成する段階と；
    前記第１基板と対向に配置された第２基板の下部面に共通電極を形成する段階と；
    前記画素電極と前記共通電極の間に液晶層を形成する段階と
    を含む液晶表示装置の製造方法。
  18. 前記半導体層は、純粋非晶質シリコンのアクティブ層と、不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層とが順に積層された構造で形成し、前記ソース電極及びドレイン電極は前記オーミックコンタクト層上で相互に離隔させて構成する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  19. 前記薄膜トランジスタを形成する段階は、前記ソース電極及びドレイン電極との間のアクティブ層にチャンネルを形成する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
  20. 前記光遮断カラーフィルターパターン部を形成する段階は、同一物質を利用して前記カラーフィルターを形成する段階と同一工程で実施される
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  21. 前記液晶層を形成する段階は、前記光遮断カラーフィルターパターン部と共通電極との間に少なくとも、０以上のセルギャップ（Cell Gap）を形成する段階を含む
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  22. 前記カラーフィルターは感光性物質で、フォトエッチング工程を通じて形成される
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  23. 前記カラーフィルターを形成する段階は、赤色、緑色、青色のカラーフィルターを赤色、緑色、青色の順に連続して形成する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  24. 前記光遮断カラーフィルターパターン部を形成する工程は、赤色のカラーフィルターパターン、緑色のカラーフィルターパターン、青色のカラーフィルターパターンを回折露光法を利用して形成する工程を含み、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは、赤色、緑色、青色のカラーフィルターの厚さより薄い厚さで形成する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  25. 前記薄膜トランジスタと光遮断カラーフィルターパターン部との間及び前記第１絶縁膜とカラーフィルターとの間に、前記ソース電極、ドレイン電極、データ配線を覆うように第２絶縁膜を形成する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  26. 前記ドレインコンタクトホールに対応する前記第２絶縁膜の一部をエッチングして、ドレインコンタクトホールがドレイン電極の一部を現わすようにドレインコンタクトホールを拡張する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  27. 前記カラーフィルターと画素電極との間に、カラーフィルターと光遮断カラーフィルターパターン部を覆うように第３絶縁膜を形成する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
  28. 前記ドレインコンタクトホールに対応する前記第３絶縁膜の一部をエッチングして、ドレインコンタクトホールがドレイン電極の一部を現わすようにドレインコンタクトホールを拡張する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  29. ゲート配線の一部は、第１キャパシター電極の役割をする
    ことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
  30. 前記第１キャパシター電極の上部の第１絶縁膜上に、第２キャパシター電極を形成する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項２９に記載の液晶表示装置の製造方法。
  31. 前記第１キャパシター電極と第２キャパシター電極は、これらの間に介在された第１絶縁膜と共にストレージキャパシターを構成する
    ことを特徴とする請求項３０に記載の液晶表示装置の製造方法。
  32. 前記カラーフィルターは前記第２キャパシター電極の一部を現わすキャパシターコンタクトホールを含み、前記画素電極はキャパシターコンタクトホールを通じて第２キャパシター電極と連結される
    ことを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置の製造方法。
  33. 一方向へ延長されたゲート配線と、ゲート配線から分岐されたゲート電極を第１基板上に形成する段階と；
    前記ゲート配線とゲート電極がある第１基板上に第１絶縁膜を形成する段階と；
    前記ゲート電極の上部の第１絶縁膜上に、純粋非晶質シリコンのアクティブ層と、不純物非晶質シリコンのオーミックコンタクト層が順に形成する段階と；
    前記第１絶縁膜上にゲート電極と共に、画素領域を定義するデータ配線を形成し、オーミックコンタクト層上に相互に離隔したソース電極及びドレイン電極を形成して、前記ゲート配線及びデータ配線の交差地点に薄膜トランジスタを完成する段階と；
    赤色の画素領域に赤色のカラーフィルターと、薄膜トランジスタの上部に赤色のカラーフィルターパターンを形成する段階と；
    緑色の画素領域に緑色のカラーフィルターと、薄膜トランジスタの上部に緑色のカラーフィルターパターンを形成する段階と；
    青色の画素領域に青色のカラーフィルターと、薄膜トランジスタの上部に青色のカラーフィルターパターンを形成する段階と；
    各赤色、緑色、青色のカラーフィルターの上部の各画素領域に画素電極を形成する段階と
    を含み、
    前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターを形成する段階は、前記カラーフィルターと実質的に同一の厚さを有する光遮断カラーフィルターパターン部を形成する
    ことを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  34. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターを形成する段階は、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンで構成された光遮断カラーフィルターパターン部を形成する
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  35. 前記光遮断カラーフィルターパターン部は前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンが順に積層された構造である
    ことを特徴とする請求項３４に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  36. 前記アクティブ層とオーミックコンタクト層を形成する段階は、ソース電極及びドレイン電極の間のアクティブ層にチャンネルを形成する段階を含む
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  37. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンを形成する段階は、赤色のカラーフィルターパターン、緑色のカラーフィルターパターン、青色のカラーフィルターパターンを回折露光法を利用して形成する工程を含み、赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは、赤色、緑色、青色のカラーフィルターの厚さより薄い厚さで形成する
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  38. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターと赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンは、感光性物質でフォトエッチング工程を通じて形成する
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  39. 前記薄膜トランジスタと前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターパターンの間及び第１絶縁膜と赤色、緑色、青色の間に、前記ソース電極、ドレイン電極、データ配線を覆うように第２絶縁膜を形成する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  40. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターと画素電極の間に、赤色、緑色、青色のカラーフィルターと赤色、緑色、青色のラーフィルターパターン部を覆うように第３絶縁膜を形成する段階をさらに含む
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  41. ゲート配線の一部は第１キャパシター電極の役割をする
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  42. 前記データ配線を形成する段階は、前記第１キャパシター電極の上部の第１絶縁膜上に第２キャパシター電極を形成する段階をさらに含み、前記第１キャパシター電極と第２キャパシター電極は、これらの間に介在された第１絶縁膜と共にストレージキャパシターを構成する
    ことを特徴とする請求項４１に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  43. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは前記第２キャパシター電極の一部を現わすキャパシターコンタクトホールを含み、前記画素電極はキャパシターコンタクトホールを通じて第２キャパシター電極と連結される
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
  44. 前記赤色、緑色、青色のカラーフィルターは前記ドレイン電極の一部を現わすドレインコンタクトホールを含み、前記画素電極はドレインコンタクトホールを通じて前記ドレイン電極と接触する
    ことを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
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