KR100251096B1 - 액정표시장치의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조되는 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조되는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액정표시장치는 게이트버스라인, 데이터버스라인 및 스위칭소자를 덮는 보호막이 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene : BCB)등의 유기절연막으로 형성되고, 상기 스위칭소자의 드레인전극 부분의 보호막에는 콘택홀이 형성된다. 상기 콘택홀을 통하여 스위칭소자의 드레인전극과 연결된 화소전극이 보호막 위에 형성되고, 상기 스위칭소자의 드레인전극과 화소전극이 연결된 콘택홀 부분에 도전성 수지가 채워진다.

Description

액정표시장치의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조되는 액정표시장치
본 발명의 목적은 유기절연막을 보호막으로 사용할 때 콘택홀 부분에서 집중적으로 발생하는 화소전극의 단선불량을 방지하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고개구율의 액정표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 액정을 구동하거나 제어하기 위해 스위칭소자가 내장된 액정표시장치의 제조과정에서 스위칭소자와 연결되는 화소전극이 단선되는 불량을 줄이는 것에 관한 것이다. 특히 박막트랜지스터(TFT)를 스위칭소자로 사용하는 액정표시장치에 있어서 TFT 등을 덮는 보호막을 형성하고, TFT와 연결되는 화소전극을 보호막 위에 형성할 때 콘택홀 부분에서 집중적으로 발생하는 화소전극의 단선불량으로 인한 point defect(포인트 디팩트)불량을 방지하는 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조되는 액정표시장치의 구조에 관한 것이다.
종래의 액정표시장치는 도1과 같이 게이트버스라인(17)은 수평으로 형성되어 있고, 상기 게이트버스라인(17)에서 분기한 게이트전극(17a)이 형성되어 있다.
데이터버스라인(15)은 종으로 형성되어 있고, 상기 데이터버스라인(15a)에서 분기한 소스전극(15a)이 형성되어 있다. 상기 소스전극(15a)과 게이트전극(17a)이 교차하는 부분에 TFT(8)가 형성되어 있고, 드레인전극(15b)은 화소전극(4)과 전기적으로 접촉되도록 형성되어 있다.
상기와 같이 형성된 종래 액정표시장치의 단면은 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단하여 나타낸 도2와 같은 구조를 포함한다.
상기 도2는 투명기판(11) 위에 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극(17a)이 형성되어 있다. 상기 게이트전극(17a)층 위에는 절연성을 향상시키고 힐락(hillock)을 방지하기 위하여 양극산화막(35)이 형성되어 있다. 상기 게이트전극(17a)이 형성된 투명기판(11) 위에 SiNx, SiOx 등의 무기절연막으로 된 게이트절연막(23)이 형성되어 있다. 상기 게이트전극(17a) 부분의 게이트절연막(23) 위에 비정질실리콘(이하 a-Si라 칭한다)등으로 된 반도체층(22)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(22) 위에 오믹접촉층(25)이 형성되어 있다. 상기 오믹접촉층(25)과 접촉되도록 데이터버스라인(15)에서 분기하는 소스전극(15a)과 드레인전극(15b)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 소스/드레인전극(15a,15b)을 덮도록 BCB 등의 유기절연막으로 된 보호막(26)이 형성되어 있다. 상기 드레인전극 부분의 콘택홀(31)을 통하여 드레인전극(15b)과 접촉되는 화소전극(4)이 보호막(26)위에 형성되어 있다.
상기 종래의 액정표시장치의 보호막(26)은 작은 유전율을 갖고, 기판면을 평탄화할 수 있는 유기절연막을 사용함으로써 보호막 위에 형성되는 화소전극을 데이터버스라인 등에 중첩하여 고개구율의 액정표시장치를 구성할 수 있다.
그런데 도2와 같이 구성되는 종래의 액정표시장치는 유기절연막으로 된 보호막 위에 화소전극이 되는 투명전극 즉, 예를들어 ITO막을 패터닝하면 유기절연막의 열팽창계수와 ITO막의 열팽창계수의 차이 때문에 도2의 콘택홀(31)의 A부분에서 집중적으로 ITO막의 단선이 발생한다.
상기 유기절연막의 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene : BCB)의 열팽창계수는 50∼60ppm/℃, 폴리이미드(polyimide : PI)의 열팽창계수는 40∼60ppm/℃, 아크릴(acrylic)수지의 열팽창계수는 40∼70ppm/℃이고, 상기 ITO(Indium Tin Oxide)은 열팽창계수가 5∼7ppm/℃이다.
상기와 같은 열팽창계수의 차이로 인한 ITO막의 단선불량은 화소전극의 구동을 불가능하게하기 때문에 액정표시장치를 완성하였을 때 화면의 점결함의 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 게이트버스라인, 데이터버스라인 및 스위칭소자를 덮는 보호막을 유기절연막으로 형성하고, 상기 스위칭소자의 드레인전극 부분의 보호막에 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀을 통하여 드레인전극과 연결되는 화소전극을 형성한 후 상기 콘택홀에 도전성 수지를 채워넣는다.
상기와 같이 도전성 수지를 콘택홀 부분에 채움으로써, 상기 콘택홀 부분에서 ITO막의 단선불량이 발생하더라도 도전성 수지가 단선된 ITO막을 서로 접촉시켜주는 역할을 하기 때문에 화소전극의 단선을 방지할 수 있다.
도1은 종래의 액정표시장치의 평면도이고,
도2는 종래의 액정표시장치의 단면도이고,
도3은 본 발명의 액정표시장치의 단면도이고,
도4a∼도4h는 본 발명의 제조공정도이다.
본 발명의 액정표시장치는 게이트버스라인, 데이타버스라인 및 스위칭소자를 포함하여 덮는 보호막에 콘택홀이 형성되고, 상기 콘택홀을 통하여 상기 스위칭소자와 연결되는 화소전극이 상기 보호막 위에 형성되고, 상기 콘택홀 부분에 상기 화소전극과 접촉되는 도전성 물질이 채워지는 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에 대한 구조를 도3에 나타냈다. 상기 도3의 104는 화소전극, 111은 투명기판, 115는 데이터버스라인, 115a는 소스전극, 115b는 드레인전극, 117a는 게이트전극, 122는 반도체층, 125는 오믹접촉층, 126은 벤조싸이클로부텐(benzocycl-obutene : BCB) 등으로 된 보호막, 131은 콘택홀, 132는 도전성 수지, 135는 양극 산화막이다.
상기와 같이 구성된 액정표시장치는 화소전극이 형성된 콘택홀 부분에 도전성 수지를 채워넣음으로써, 종래 액정표시장치의 콘택홀 부분에서 많이 발생하는 ITO막의 단선불량을 방지할 수 있다.
상기 보호막은 폴리이미드(Polyimide : PI)계 수지막, 아크릴(acryl)계 수지막, 또는 페놀(phenol), 폴리에스테르(polyester), 실리콘(sillicon), 아크릴(acryl), 우레탄(urethane) 등의 열경화성 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스틸렌(polystyrene) 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있으며, 아래 표 1의 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene : BCB), F첨가 폴리이미드(polyimide : PI) 등의 유기절연막과, 퍼플로오르싸이클로부탄(perfluorocyclobutane : PFCB), 플로오르폴리아릴에테르(Fluoropolyarylether : FPAE), 등의 유기절연막을 사용할 수 있다.
[표 1]
본 발명에서 보호막은 하나의 예로 벤조싸이 클로부텐(benzocyclobutene : BCB)을 사용하였다.
이하 실시예에서 본 발명의 액정표시장치의 제조방법 등에 대하여 상세히 설명한다.
[실시예]
본 발명의 액정표시장치의 제조과정을 도4a∼4h의 제조공정 단면도에 의하여 설명한다.
먼저 투명기판(111) 위에 Al(알루미늄), Al합금, Cr(크롬), Mo(몰리부덴) 등의 금속막 중 선택하여 증착하고, 상기 금속막 위에 포토레지스트를 도포하고, 상기 포토레지스트를 소정의 패턴이 되도록 현상하고, 상기 현상된 패턴에 따라 금속막을 웨트(wet)에칭 등의 방법으로 에칭하여 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극(117a)을 형성한다. 게이트전극(117a)은 단차를 개선하기 위하여 테이퍼진 형태로 형성하는 것이 바람직하다(도4a).
이어서 절연성을 향상시기고 힐락을 방지하기 위하여 게이트전극(117a) 등에 양극산화막(135)을 형성한다(도4b). 상기 금속막이 크롬이나 몰리부덴일 때는 양극산화하지 않는다.
상기 공정에 이어서 게이트절연막(123)이 되는 SiNx, SiOx 등의 무기절연막과 반도체층(122)이 되는 a-Si층과 오믹접촉층(125)이 되는 n+형 a-Si층을 연속 증착하여 적층한다(도4c).
이어서 상기 n+형 a-Si층 위에 포토레지스트를 도포하고 상기 포토레지스트를 소정의 패턴이 되도록 현상하고 상기 현상된 패턴에 따라 n+형 a-Si층과 a-Si층을 동시에 에칭하여 오믹접촉층(125)과 반도체층(122)을 형성한다(도4d).
이어서 Cr 또는 Al금속막 등을 기판의 전체면에 스퍼터링법 등으로 증착하고, 상기 금속막 위에 포토레지스트를 도포하고, 상기 포토레지스트를 소정의 패턴이 되도록 현상하고, 상기 현상된 패턴에 따라 금속막을 에칭하여 데이타버스라인(115)에서 분기하는 소스전극(115a)과 드레인전극(115b)을 형성한다. 상기 형성된 소스전극(115a) 및 드레인전극(115b)을 마스크로 사용하여 소스/드레인전극 사이의 n+형 a-Si층을 제거한다(도4e).
이어서 보호막(126)이 되는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene : BCB) 등의 유기절연막을 기판의 전면에 도포하고, 상기 보호막(126) 위에 포토레지스트를 도포하고, 상기 포토레지스트를 소정의 패턴이 되도록 현상하고, 상기 현상된 패턴에 따라 보호막(126)을 에칭하여 콘택홀(131)을 형성한다(도4f). 상기 콘택홀(131)은 드레인전극(115b) 부분에 형성된다. 상기 보호막(126)이 감광성BCB인 경우에는 포토레지스트 공정을 생략하고, 마스크를 사용한 노광공정에 의하여 콘택홀(131)을 형성할 수 있다.
상기 보호막(126)은 무기절연막에 비하여 작은 유전율을 갖고 있다. 따라서 이후의 공정에서 형성되는 화소전극과 상기 데이타버스라인 등이 중첩하는 부분에서 전기용량이 작아지기 때문에 리크전류로 인한 전압왜곡현상 및 크로스토크현상이 발생하지 않는다. 그러나 보호막(126)으로 무기절연막을 사용하면 무기절연막의 유전율이 크기 때문에 데이터버스라인 부분의 전기 용량이 커진다.
이 전기용량이 크면 클수록 화소전극의 전압왜곡현상 및 크로스토크현상은 커진다.
따라서 본 발명은 유전율이 작은 유기절연막을 보호막으로 사용하기 때문에 전압왜곡현상 및 크로스토크현상은 발생하지 않는다. 또한 상기 보호막(126)은 기판면을 평탄화 할 수 있어서 셀겝(cell gap)을 균일하게 하는데 유리하며, 배향막의 러빙공정에서 불량이 발생하지 않는 장점이 있다.
즉, 상기 유기절연막으로 된 보호막(126)은 고개율의 액정표시장치를 제조하고, 셀겝(cell gap)을 균일하게 하는데 유리하기 때문에 사용된 것이다.
이어서 보호막(126) 위에 ITO(Indium Tin Oxide)을 증착하고, 사진식각 공정으로 상기 ITO막을 패터닝하여 화소전극(104)을 형성한다(도4g). 상기 화소전극은 이미 설명한 것처럼 스위칭소자의 드레인전극(115b)과 접촉되며, 데이터버스라인, 게이트버스라인 등에 중첩하여 형성할 수 있다.
이어서 화소전극(104)이 형성된 투명기판의 전면에 도전성 수지(132)를 도포하고, 상기 도전성 수지(132) 위에 포토레지스트를 도포하고, 상기 포토레지스트를 소정의 패턴이 되도록 현상하고, 상기 현상된 패턴에 따라 도전성 수지(132)를 에칭한다(도4h). 상기 에칭에 의하여 패턴이 형성된 도전성 수지(132)는 도4h와 같이 화소전극(104)이 형성된 콘택홀(131) 부분에 채워짐으로써, 콘택홀 부분에서 집중적으로 발생하는 화소전극의 단선을 방지할 수 있다. 즉, 유기절연막(BCB)으로 된 보호막(126)의 열팽창계수(50∼60ppm/℃)와 ITO막으로 된 화소전극(104)의 열팽창계수(5∼7ppm/℃)의 차이 때문에 콘택홀 부분에서 화소전극(104)이 단선되더라도 도전성 수지(132)가 단선된 부분을 서로 연결시켜 주는 역할을 한다.
또한, 상기 도전성 수지가 보호막(126)과 마찬가지로 감광성 수지인 경우에는 포토레지스트 공정을 생략하고, 마스크를 사용한 노광공정에 의하여 패터닝한다.
본 발명의 스위칭소자의 구조는 실시예에 한정되지 않고, 콘택홀이 형성되는 모든 스위칭소자에 적용될 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 게이트버스라인, 데이타버스라인 및 스위칭소자를 포함하여 덮는 보호막을 BCB막으로 형성하고, 상기 보호막에 형성되는 콘택홀에 도전성 수지를 채워넣음으로써, 상기 콘택홀 부분에서 집중적으로 발생하는 화소전극의 단선불량을 방지한다. 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 액정표시장치는 고개구율의 특성을 살리면서도 콘택홀 부분에서 화소전극이 단선되지 않기 때문에 화면이 선명하고, 점결함이 거의 발생하지 않는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. (정정) 투명기판 위에 게이트버스라인, 데이타버스라인 및 스위칭소자를 형성하는 공정과, 상기 게이트버스라인, 데이타버스라인 및 스위칭소자를 포함하여 덮도록 보호막을 형성하는 공정과, 상기 보호막에 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀이 형성된 보호막 위에 상기 스위칭소자와 연결되는 화소전극을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀 부분에 도전성 수지를 채워넣는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서; 상기 보호막은 유기절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서; 상기 유기절연막은 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수기 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서; 상기 유기 절연막은 벤조싸이클로부텐, F첨가 폴리이미드, 퍼플로오르싸이클로부탄, 플로오르폴리아릴에테르 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한항에 있어서; 상기 유기절연막은 감광성 유기절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. (정정) 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서; 상기 도전성 수지는 감광성인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서; 상기 화소전극은 상기 게이트버스라인, 상기 데이터버스라인에 선택적으로 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서; 상기 화소전극은 ITO막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. (정정) 게이트버스라인, 데이타버스라인 및 스위칭소자를 포함하여 덮는 보호막에 콘택홀이 형성되고, 상기 콘택홀을 통하여 상기 스위칭소자와 연결되는 화소전극이 상기 보호막 위에 형성되고, 상기 콘택홀 부분에 상기 화소전극과 접촉되는 도전성 수지가 채워지는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 청구항 9에 있어서; 상기 보호막은 유기절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 청구항 10에 있어서; 상기 유기절연막은 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 청구항 11에 있어서; 상기 유기절연막은 벤조싸이클로부텐, F첨가 폴리이미드, 퍼플로오르싸이클로부탄, 플로오르폴리아릴에테르 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한항에 있어서; 상기 유기절연막은 감광성 유기절연막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. (정정) 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서; 상기 도전성 수지는 감광성인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 청구항 9에 있어서; 상기 화소전극은 상기 게이트버스라인, 상기 데이터버스라인에 선택적으로 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 청구항 9에 있어서; 상기 화소전극은 ITO으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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