KR100268308B1 - 액정표시장치 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라필터 온 어레이 기판에 관련된 것으로써, TFT의 채널특성을 균일화 하고, TFT 등의 소자 형성으로 인하여 요철된 기판의 표면을 평탄화하는데 목적이 있다.

투명기판 110의 한면에 게이트전극 160a, 소스전극 170a, 드레인전극 170b 및 반도체층 190을 포함하는 스위칭소자와, 상기 게이트전극과 연결되는 게이트버스라인(도시되지 않음)과, 상기 소스전극과 연결되는 데이터버스라인 170과, 상기 스위칭소자, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인을 포함하여 덮는 유기절연막 155와, 상기 유기절연막 위에 형성되는 칼라필터와, 상기 칼라필터 위에 형성되고 콘택홀 130a, 13b을 통하여 상기 드레인전극과 연결되는 각각의 화소전극 140을 포함하도록 구성한다.

상기와 같이 칼라필터의 레진이 TFT의 채널층(반도체층 190)에 접촉되지 못하도록 유기절연막 155가 보호함으로써 TFT의 특성을 균일하게 하고, 또 유기절연막 155는 TFT 등의 소자 형성으로 요철되는 기판의 표면을 평탄하게 한다.

Description

액정표시장치 기판 및 그 제조방법

본 발명은 퍼스널컴퓨터, AV(audio visual), 모빌컴퓨터(mobile computer)등의 휴대형 정보통신기기, 게임기나 시뮬레이션기기 등에 이용되는 액정표시장치에 관련된 것이다.

특히, 액정표시장치의 한 기판에 형성되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)의 채널층 위에 칼라필터가 형성되는 구조 즉, 칼라필터 온 어레이(Co1 or Filter on Array) 기판의 구조에 있어서, 상기 TFT의 특성을 균일하게 유지하는 것에 관련된 것이다.

종래의 칼라필터 온 어레이 구조를 갖는 액정표시장치의 기판의 구조는 도 1면도에 나타내는 것과 같이 복수의 게이트버스라인 60이 각각 일정한 간격을 수평방향으로 형성되고, 복수의 데이터버스라인 70이 각각 일정한 간격을 두고 게이트버스라인과 교차하도록 수직방향으로 형성된다.

상기 게이트버스라인 60과 데이터버스라인 70이 교차하여 형성하는 각각의 영역 내에 화소전극 40이 형성되고, 상기 교차부 근방에는 스위칭소자로 기능하는 TFT 37이 각각 형성된다.

상기 TFT는 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극 60a, 데이터버스라인에서 분기하는 소스전극 70a 및 드레인전극 70b와 반도체층 90 등으로 구성된다.

상기 TFT의 드레인전극 70b와 화소전극 40은 콘택홀을 통하여 접촉되고, 각각의 화소전극 40에 대응하여 칼라필터 R(Red), G(Green), B(Blue)가 형성된다.

도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단하여 나타내는 도 2a∼도 2g의 제조공정 단면도에 의하여 종래의 칼라필터 온 어레이 기판의 제조과정 및 구조를 상세히 설명한다.

도 2a와 같이 투명기판 10 위에 게이트버스라인(도시되지 않음)과, 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극 60a이 형성되고, 게이트전극과 게이트버스라인이 형성된 기판 위에 SiNx, SiOx 등으로 된 게이트절연막 50이 형성된다. 게이트전극부의 게이트절연막 50 위에 a-Si으로 된 섬 모양의 반도체층 90이 형성되고, 반도체층의 표면 위에 양쪽으로 분리되도록 n⁺형 a-Si으로 된 오믹접촉층 90a, 90b가 형성된다. 오믹접촉층 90a와 접촉되도록 소스전극 70a가 형성되고, 소스전극과 이어지는 데이터버스라인 70이 게이트절연막 위에 형성된다. 오믹접촉층 90b에는 드레인 전극 70b가 접촉되도록 형성된다.

상기 게이트전극 60a, 반도체층 90, 오믹접촉층 90a, 90b, 소스전극 70a, 드레인전극 70b가 형성됨으로써 도 1에서 설명한 TFT 37이 구성된다.

기판위에 상기 TFT가 형성되면 도 2b와 같이 기판의 전면에 칼라필터 R 레진을 도포하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 80a를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 80a를 마스크로하여 칼라필터 R 레진을 현상하고, 포토레지스트 80a를 제거하면 도 2c와 같이 칼라필터 R의 패턴이 형성되고, TFT의 드레인전극 70b의 일부가 노출되는 콘택홀 30a가 형성된다.

이어서, 칼라필터 R의 패턴이 형성된 기판의 전면에 도 2d와 같이 칼라필터 G 레진을 도포하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 80b를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 80b를 마스크로하여 칼라필터 G 레진을 현상하고, 포토레지스트 80b를 제거하면 도 2e와 같이 각각 콘택홀 30a, 30b가 형성되는 칼라필터 R, G의 패턴이 형성된다. 칼라필터 B의 패턴도 상기의 패턴과정을 거쳐 형성된다.

상기 칼라필터 R, G의 패턴이 형성된 상태의 기판은 콘택홀 30a, 30b의 형성에 의하여 노출된 드레인전극 70b의 표면에 칼라필터 레진의 찌거기가 남게 되므로 O²에슁에 의하여 찌꺼기를 제거할 필요가 있다. 상기 O²에슁으로 노출된 드레인전극 70b의 표면을 청결하게 함으로써, 이후에 형성되는 화소전극과의 접촉저항을 개선한다.

이어서, 도 2f와 같이 ITO(Indium Tin Oxide)막 40'를 기판의 전면에 증착하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 80c를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 80c를 마스크로하여 ITO막 40'를 에칭하고, 포토레지스트 80c를 제거하면 도 2g와 같이 콘택홀을 통하여 드레인전극 70b와 접촉되는 각각의 화소전극 40이 칼라필터 R, G 패턴과 대응하도록 각각 형성된다.

상기와 같이 구성되고 제조되는 종래의 칼라필터 온 어레이 기판의 구조에 있어서는 TFT의 채널층 즉, TFT의 반도체층과 칼라필터의 레진이 접촉하게 된다. 상기 칼라필터 레진은 R, G, B 마다 염료 또는 안료성분이 다르고, 빛의 투과율이 다르기 때문에 R, G, B 패턴마다 각각의 채널층의 특성이 변하게 되고, 결국 TFT의 특성을 불균일하게 한다.

본 발명은 칼라필터 R, G, B의 각각의 레진이 TFT의 채널층과 직접 접촉되지 않도록 적어도 TFT와 칼라필터 사이에 유기절연막을 개재한다.

상기 본 발명의 기판의 구조는 각각의 TFT의 채널층이 유기절연막과 접촉되므로 각각의 TFT 채널특성은 칼라필터의 R, G, B 레진의 영향을 받지 않고 균일화 된다.

또, 유기절연막을 사용함으로써 TFT, 게이트버스라인 및 데이터버스라인 등의 소자 형성으로 인하여 요철된 기판의 표면이 평탕화된다.

따라서, 본 발명의 목적은 칼라필터 온 어레이 구조의 기판에 형성되는 TFT의 채널특성을 균일화 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 TFT 등의 소자 형성으로 인하여 요철된 기판의 표면을 평탄화하고, 액정표시패널의 셀겝(cell gap)을 일정하게 하는데 있다.

제1도는 일반적인 칼라필터 온 어레이 기판의 평면도이고,

제2a도∼제2g도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단하여 나타내는 제조공정 단면도이고,

제3a도∼제3h도, 제4a도 및 제4b도는 본 발명의 제조공정 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10, 110 : 투명기판 30a, 30b, 130a, 130b : 콘택홀

40, 140 : 화소전극 50, 150 : 게이트절연막

60a, 160a : 게이트전극 70,170 : 데이터버스라인

70a, 170a : 소스전극 70b, 170b : 드레인전극

90, 190 : 반도체층 90a, 90b, 90b, 190b : 오믹접촉층

R, G, B : 칼라필터 300a, 300b : 노광마스크

본 발명은 투명기판의 한면에 게이트전극, 소스전극, 드레인전극 및 반도체층을 포함하는 스위칭소자와, 상기 게이트전극과 연결되는 게이트버스라인과, 상기 소스전극과 연결되는 데이터버스라인과, 상기 드레인전극과 연결되는 화소전극이 소정의 모양으로 구성되고, 적어도 상기 스위칭소자, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인을 포함하여 덮는 유기절연막과, 상기 유기절연막 위에 칼라필터가 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 화소전극은 상기 드레인전극부에 형성되는 콘택홀을 통하여 상기 칼라필터 위에 구성할 수 있다.

상기 액정표시장치의 기판의 제조과정은 투명기판의 한면에 게이트전극, 소스전극, 드레인전극 및 반도체층을 포함하는 스위칭소자와, 상기 게이트전극과 연결되는 게이트버스라인과, 상기 소스전극과 연결되는 데이터버스라인을 형성하는 공정, 상기 스위칭소자, 게이트버스라인 및 데이터버스라인이 형성된 투명기판의 전면에 유기절연막을 도포하는 공정, 상기 스위칭소자의 드레인전극의 일부가 노출되도록 상기 유기절연막에 콘택홀을 형성하는 공정, 상기 콘택홀이 형성된 유기절연막의 표면에 각각의 칼라필터 R, G, B를 형성하는 공정, 상기 콘택홀을 통하여 상기 스위칭소자의 드레인전극과 접촉되고, 상기 각각의 칼라필터 R, G, B 위에 형성되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함한다.

상기 각각의 칼라필터 R, G, B를 형성한 후에 상기 콘택홀 부분의 노출된 드레인전극 표면에 남아있는 칼라필터 레진의 찌거기를 제거하기 위하여 0₂에슁하는 공정을 추가할 수 있다.

이하 본 발명의 제조공정도를 참고하여 기판의 구조, 제조과정 및 작용을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

먼저, 도 3a와 같이 투명기판 110 위에 스위칭소자를 형성한다.

즉, 투명기판 110 위에 Al, Cr, Mo, MoW금속 등으로 된 게이트전극 160a, 상기 게이트전극을 포함하여 덮고 SiNx, SiOx 등으로 된 게이트절연막 150, 상기 게이트 전극부의 게이트절연막 위에 섬모양으로 형성되는 a-Si의 반도체층 190, 상기 반도체층의 표면 위에 양쪽으로 분리되어 형성되고 n^＋형 a-Si로 형성되는 오믹접촉층 190a 및 190b, 상기 오믹접촉층 190a와 접촉되고 Al, Cr금속 등으로 된 소스전극 170a, 상기 오믹접촉층 190b와 접촉되고 Al, Cr금속 등으로 된 드레인전극 170b를 형성함으로써 스위칭소자로 기능하는 TFT가 형성된다.

상기 TFT를 형성하는 과정에서 게이트전극 160a를 형성할 때 게이트전극과 연결되도록 게이트버스라인(도시되지 않음)을 동시에 패터닝하여 형성한다.

또, 소스전극 170a 및 드레인전극 170b를 형성할 때 상기 소스전극과 연결되도록 데이터버스라인 170을 동시에 패터닝하여 형성한다.

상기 TFT, 게이트버스라인 및 데이터버스라인 등이 형성된 기판의 전면에 유기절연막 155를 스핀코팅 등의 방법으로 도포하고, 상기 유기절연막 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 180a를 형성한다.

상기 유기절연막 155는 BCB(benzocyclobutene), F첨가 폴리이미드(Polyimide), 테프론(Teflon), 싸이토프(Cytop), 파리렌(Parylene), 아크릴(Acryl)수지 등을 이용하기 때문에 상기 TFT 등의 소자 형성으로 인하여 요철된 기판의 표면을 평탄화할 수 있다.

이어서, 포토레지스트 180a를 마스크로하여 유기절연막 155을 에칭하여 각각의 TFT의 드레인전극 170b의 일부가 노출되도록 콘택홀 130a, 130b를 형성하고, 포토레지스트 180a를 제거하면 도 3b의 구조가 형성된다.

이어서, 도 3c와 같이 드레인전극 170b의 일부가 노출되도록 콘택홀이 형성된 기판의 전면에 칼라필터 R(Red)의 색상을 구현하는 레진을 형성하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 180b를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 180b를 마스크로하여 칼라필터 R 레진을 현상하고, 포토레지스트 180b를 제거하면 도 3d와 같이 칼라필터 R의 패턴이 형성된다. 상기 칼라필터 R의 패턴이 형성되는 영역에 있어서도 드레인전극부의 콘택홀 130a는 막히지 않도록 칼라필터의 레진이 제거되어야 한다.

이어서, 도 3e와 같이 칼라필터 R이 형성된 기판의 전면에 칼라필터 G(Green)의 색상을 구현하는 레진을 형성하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 180c를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 180c를 마스크로하여 칼라필터 G 레진을 현상하고, 포토레지스트 180c를 제거하면 도 3f와 같이 칼라필터 G의 패턴이 형성된다. 상기 칼라필터 G의 패턴이 형성되는 영역에 있어서도 드레인전극부의 콘택홀 130b는 막히지 않도록 칼라필터의 레진이 제거되어야한다.

도시되지 않은 칼라필터 B(Blue)의 패턴은 상기 칼라필터 R, G의 패턴 형성과정과 같은 과정을 거쳐 형성한다.

도 3f와 같이 칼라필터 온 어레이 기판의 구조에 있어서 각각의 TFT의 채널층 즉, 반도체층 190과 칼라필터 R, G, B의 레진이 접촉되지 않도록 유기절연막 155를 개재하여 형성함으로써 각각의 TFT의 특성을 균일하게 하고, 기판의 표면을 평탄화할 수 있다.

상기 칼라필터 R, G, B의 패턴이 형성된 상태의 기판은 콘택홀의 형성에 의하여 노출된 드레인전극 170b의 표면에 칼라필터 레진의 찌거기가 남게 되므로 0₂에슁하여 찌거기를 제거하여 접촉저항을 개선한다.

이어서, 도 3g와 같이 ITO(Indium Tin Oxide)막 140'를 기판의 전면에 증착하고, 그 위에 소정의 패턴으로 포토레지스트 180d를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 180d를 마스크로하여 ITO막 140'를 에칭하고, 포토레지스트 180d를 제거하면 도 3h와 같이 각각의 콘택홀을 통하여 드레인전극 170b와 접촉되는 화소전극 140이 각각의 칼라필터 패턴과 대응하도록 각각 형성된다.

[실시예 2]

본 실시예는 실시예 1과 같은 구조의 기판을 형성한다.

단지, 감광성의 R, G, B 칼라필터를 사용하는 것이 실시예 1과 다른점으로써, 칼라필터의 식각 공정 수를 감소시킬 수 있다.

이하에 네거티브형의 감광성칼라필터 레진을 예로들어 기판의 제조과정을 설명한다.

TFT가 형성된 기판 위에 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 등으로 된 유기절연막 155가 도포되고, TFT의 드레인전극 170b의 일부가 노출되는 콘택홀 130a, 130b가 형성된 도 3b구조의 기판의 전면에 도 4a와 같이 칼라필터 R(Red)의 색상을 구현하는 감광성칼라필터 레진을 형성하고, 노광마스크 300a를 얼라인한다.

상기 노광마스크 300a의 패턴에 따라 감광성칼라필터 레진 R을 노광하고 현상하는 과정을 거치면, 네거티브형의 감광성칼라필터의 레진의 특성상 노광되지 않은 부분의 레진은 제거되고, 도 3d와 같은 구조의 칼라필터 R의 패턴이 형성된다.

이어서, 도 4b와 같이 칼라필터 R이 형성된 기판의 전면에 칼라필터 G(Green)의 색상을 구현하는 감광성칼라필터 레진을 형성하고, 노광마스크 300b를 얼라인한다. 상기 노광마스크 300b의 패턴에 따라 감광성칼라필터 레진 G를 노광하고 현상하는 과정을 거치면, 도 3f와 같은 구조의 칼라필터 G의 패턴이 형성된다.

칼라필터 B에 있어서도 상기와 같은 과정을 거쳐 형성되고, 상기 칼라필터 R, G, B의 패턴이 형성된 상태의 기판은 콘택홀의 형성에 의하여 노출된 드레인전극 170b의 표면에 감광성칼라필터 레진의 찌거기가 남게 되므로 0₂에슁하여 레진의 찌거기를 제거하고 드레인전극 표면의 접촉저항을 개선한다.

상기 칼라필터, R, G, B의 패턴이 형성된 후의 공정을 실시예 1과 동일하다.

본 발명은 칼라필터 온 어레이 기판의 구조에 있어서, 칼라필터와 TFT의 채널층이 직접접촉되지 않도록 칼라필터와 TFT의 채널층 사이에 유기절연막을 개재하는 것을 특징으로한다.

따라서, 유기절연막 155가 염료 또는 안료성분이 다르고, 빛의 투과율이 다른 칼라필터 R, G, B의 레진으로 부터 TFT의 채널층(반도체층 190)을 보호함으로써 TFT의 특성을 균일하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, TFT 등의 소자 형성으로 요철되는 기판의 표면에 유기절연막 155가 형성됨으로써 기판의 표면을 평탄화할 수 있고, 상기 표면이 평탄한 기판을 이용하여 액정표시장치의 셀겝을 균일하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 투명기판의 한면에 게이트전극, 소스전극, 드레인전극 및 반도체층을 포함하는 스위칭소자와, 상기 게이트전극과 연결하는 게이트버스라인과, 상기 소스전극과 연결되는 데이터버스라인과, 상기 드레인전극과 연결되는 화소전극이 소정의 모양으로 구성되고, 적어도 상기 스위칭소자, 상기 게이트버스라인 및 데이터버스라인을 포함하여 덮는 유기절연막과, 상기 유기절연막 위에 칼라필터가 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 칼라필터 위에 구성되고, 상기 스위칭소자의 드레인전극부에 형성된 콘택홀을 통하여 상기 드레인전극과 연결되는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 기판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기절연막은 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로하는 액정표시장치의 기판.
4. 투명기판의 한면에 게이트전극, 소스전극, 드레인전극 및 반도체층을 포함하는 스위치소자와, 상기 게이트전극과 연결되는 게이트버스라인과, 상기 소스전극과 연결되는 데이터버스라인을 형성하는 공정, 상기 스위칭소자, 게이트버스라인 및 데이터버스라인이 형성된 투명기판의 전면에 유기절연막을 도포하는 공정, 상기 스위칭소자의 드레인전극의 일부가 노출되도록 상기 유기절연막에 콘택홀을 형성하는 공정, 상기 콘택홀이 형성된 유기절연막의 표면에 각각의 칼라필터(R, G, B)를 형성하는 공정, 상기 콘택홀을 통하여 상기 스위칭소자의 드레인전극과 접촉되고, 상기 각각의 칼라필터(R, G, B) 위에 형성되는 화소전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 각각의 칼라필터(R, G, B)를 형성한 후에 적어도 상기 콘택홀 부분의 노출된 드레인전극 표면을 0₂에슁하는 공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 유기절연막은 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 칼라필터(R, G, B)는 감광성칼라필터 레진을 이용하여 형성되는 것을 특징으로하는 액저표시장치의 기판의 제조방법.

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