KR100297599B1 - 표시장치 및 표시장치의 제조방법 - Google Patents

표시장치 및 표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

제 1 및 제 2기판(1, 2)은 서로 대향한다. 액정층(3)은 각 기판(1, 2) 사이에 배치된다. 공통전극(5)은, 제 2기판(2)의 액정층(3)측에 형성된다. 액정셀(LC)의 표시전극(4)은, 제 1기판(1)의 액정층(3)측에 형성된다. 화소구동소자(106)는 표시전극(4)에 접속된다. RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)는, 표시전극(4)의 액정층(3)측에 형성된 감광성고분자칼라필름(31, 43, 53)으로 이루어진다. 블랙매트릭스(9, 42, 52)는, RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)의 사이에 형성된 감광성고분자칼라필름(33, 54)으로 이루어진다.

Description

표시장치 및 표시장치의 제조방법
최근, 박막트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)를 사용한 액티브매트릭스방식의 액정디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)가 고화질 표시장치로서 주목되고 있다.
매트릭스에 배치된 점(도트)으로 표시를 행하는 도트매트릭스(dot matrix) LCD에는, 단순매트릭스방식과 액티브매트릭스방식이 있다.
단순매트릭스방식은, 매트릭스에 배치된 각 화소의 액정을 주사신호에 동기하여 외부에서 직접구동하는 방식이고, 표시전극과 액정만으로 LCD의 표시부인 화소부(액정패널)가 구성되어 있다. 그 때문에, 주사선수가 증대하면 1개의 화소에 할당되는 구동시간(듀티)이 적어져, 콘트라스트가 저하한다고 하는 결점이 있다.
한편, 액티브매트릭스방식은, 매트릭스에 배치된 각 화소에 화소구동소자(액티브엘리먼트)와 신호축적소자(화소용량)를 집적하여, 각 화소에 일종의 기억동작을 하여 액정을 준스태틱으로 구동하는 방식이다. 즉, 화소구동소자는, 주사신호에 의해서 온·오프상태가 절환되는 스위치로서 기능한다. 그리고, 온상태에 있는 화소구동소자를 개재하여 데이터신호(표시신호)가 표시전극에 전달되어, 액정의 구동이 행하여진다. 그 후, 화소구동소자가 오프상태가 되면, 표시전극에 인가된 데이터신호는 전하의 상태로 신호축적소자에 비축되고, 다음에 화소구동소자가 온상태가 될때까지 계속해서 액정의 구동이 행하여진다. 그 때문에, 주사선수가 증대하여 1개의 화소에 할당되는 구동시간이 적어지더라도, 액정의 구동이 영향을 받는 것은 없고, 콘트라스트가 저하하는 것도 없다. 따라서, 액티브매트릭스방식에 의하면, 단순매트릭스방식에 비교하여 훨씬 고화질인 표시가 가능하게 된다.
액티브매트릭스방식은 화소구동소자의 차이에 의해, 트랜지스터형(3단자형)과 다이오드형(2단자형)으로 대별된다. 트랜지스터형은, 다이오드형에 비해서 제조가 곤란한 반면, 콘트라스트라든지 해상도를 높이는 것이 용이하여 CRT에 필적하는 고품위 LCD를 실현하는 것이 가능하다고 하는 특징이 있다. 상기 액티브매트릭스방식의 동작원리 설명은, 주로 트랜지스터형에 대응한 것이다.
트랜지스터형의 화소구동소자로서는, 일반적으로 TFT가 사용된다. TFT에서는, 절연기판상에 형성된 반도체 박막이 능동층으로서 쓰인다. 능동층으로서, 셀렌(selen)화카드뮴(CdSe)이든지 텔루르(Tellur)(Te)등을 사용하는 연구도 주어지고는 있지만, 일반적인것은 비정질실리콘막 및 다결정실리콘막이다. 능동층으로서 비정질실리콘막을 사용한 TFT는 비정질실리콘 TFT라고 불리고, 다결정실리콘막을 사용한 TFT는 다결정실리콘 TFT라고 불린다. 다결정실리콘 TFT는 비정질실리콘 TFT에 비해, 이동도가 크고 구동능력이 높다고 하는 이점이 있다. 그 때문에, 다결정실리콘 TFT는, 화소구동소자로서 뿐만 아니라 논리회로를 구성하는 소자로서도 사용할 수 있다. 따라서, 다결정실리콘 TFT을 사용하면, 화소부뿐만 아니라, 그 주변에 배치되어 있는 주변구동회로부까지를 동일기판상에 일체로 하여 형성할 수가 있다. 즉, 화소부에 배치된 화소구동소자로서의 다결정실리콘 TFT와, 주변구동회로부를 구성하는 다결정실리콘 TFT을 동일공정에서 형성하는 것이다.
그런데, LCD에 있어서 칼라화상을 표시하는 데 에는, 빛의 3원색인 적(R; Red), 녹(G; Green), 청(B; Blue)의 각색의 칼라필터를 설치할 필요가 있다.
예를 들면, 1장의 화소부(액정패널)를 사용하는 단판식의 액정프로젝터용 칼라 LCD든지 직시용 칼라 LCD에서는, 각 화소에 RGB의 각색이 일대일로 대응하도록 각색의 칼라필터를 설치한다.
여기서, 1장의 화소부에 RGB의 각색의 칼라필터를 설치하는 경우에는, 각색의 칼라필터 사이에 차광막으로 이루어지는 블랙(black)매트릭스를 설치할 필요가 있다.
종래의 칼라필터는, 화소구동소자가 형성되어 있는 제 1기판에 대하여, 액정층을 끼어 대향하여 배치되어 있는 제 2기판상에 형성되어 있었다. 그러나, 이러한 구조를 채용한 경우에는, 제 1기판과 제 2기판의 상대적인 위치엇갈림을 없애는것이 어렵다. 따라서, 제 1기판과 제 2기판의 위치맞춤의 정도에 해당하는 분만큼, 블랙(black)매트릭스의 폭을 크게 할 필요가 있다. 그 결과, 칼라필터의 면적이 작게 되어, 표시에 이용할 수 있는 표시전극의 면적도 작게 된다.
더구나, 화소부의 전체면적에 상응하여, 표시에 이용할 수 있는 표시전극의 면적의 비율은, 개구율이라고 불린다. 개구율이 클수록 LCD의 명도도 향상하여, 고화질 표시가 가능하게 된다.
요컨대, 상기 구조의 칼라필터에 있어서는, 개구율이 낮기때문에 고화질을 얻기 어렵다고 하는 결점이 있었다.
칼라필터의 색경계에 블랙(black)매트릭스가 없으면, 화소와 화소의 경계부근(표시에 기여하지 않은 부분)에 있어서, 1개의 화소(예를 들면, 청의 화소)를 통과하는 빛이 표시에 기여하지 않은 화소경계를 교차하여 인접하는 다른 색의 화소(예를 들면, 적의 화소)에 들어가, 소용이 없는 혼색이 발생하기 쉽게 된다. 이러한 소용이 없는 혼색에 의해서 칼라화질이 저하한다. 따라서, 화소와 화소의 경계부근에, 표시에 기여하지 않은 부분의 범위에 블랙매트릭스를 설치하는 것에 의해서, 확실한 색의 분리를 행하여, 칼라화질의 향상을 꾀하고 있다. 그러나, 블랙매트릭스를 표시전극위치(표시에 기여하는 부분)에 겹칠때까지 지나치게 폭넓게 하며, 상기 한 바와 같이, 개구율이 저하하여 버린다.
게다가, 화소구동소자가 형성되어 있는 기판측에 칼라필터를 형성하는 구조가 제안되었다. 이러한 구조의 칼라필터는, 온칩칼라필터라고 불린다. 온칩칼라필터를 채용하면, 상기한 각 기판의 위치맞춤에 기인하는 결점을 회피할 수가 있다.
덧붙여서 말하면, 온칩칼라필터에 관하여는, 이하의 각 공보에 개시되어 있다.
(a) 특개소 62-254122호 공보(G02F 1/133 327, G02B 5/20 101, G02F 1/133 306, G09F 9/30); 동 공보에서는 염색법, 인쇄법, 전착법에 의해서 칼라필터를 형성한다고 하고 있다.
(b) 특개평 4-253028호 공보(G02F 1/1335 505, G02F 1/133 550, G02F 1/1333 505, G09F 9/00); 동 공보에서는 칼라필터의 형성방법으로서, 스핀코트법으로 형성한 수지절연막을 염색하는 방법, 미리 안료 또는 염료를 분산시킨 절연수지를 패터닝하는 방법이 주어져 있다.
(c) 특개평 7-72473호 공보(G02F 1/1335 505, G02F 1/1343, G02F 1/136 500, G02F 1/136 510); 동 공보에서는 전착처리에 의해서 칼라필터를 형성한다로 하고 있다.
최근, LCD의 제조비용을 삭감하기 위해, 간단하면서도 용이하게 제조가능한 온칩칼라필터가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 간단하면서도 용이하게 제조가능한 온칩칼라필터를 구비한 표시장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 온칩칼라필터를 구비한 표시장치의 간단하면서도 용이한 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본발명은 표시장치 및 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명을 구체화한 제 1∼제 3실시예의 표시장치의 블록회로도이다.
도 2는 제 1∼제 3실시예의 표시장치의 요부회로도이다.
도 3은 제 1실시예의 표시장치의 일부개략단면도이다.
도 4는 도 3의 일부확대도이다.
도 5는 제 1실시예의 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 일부개략단면도이다.
도 6은 제 1실시예의 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 일부개략단면도이다.
도 7은 제 1실시예의 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 일부개략단면도이다.
도 8은 제 2실시예의 표시장치의 일부개략단면도이다.
도 9는 제 3실시예의 표시장치의 일부개략단면도이다.
도 10은 도 9의 일부확대도이다.
도 11은 제 3실시예의 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 일부개략단면도이다.
도 12는 제 3실시예의 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 일부개략단면도이다.
도 13은 제 3실시예의 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 일부개략단면도이다.
본 발명의 제 1관점에 따른 표시장치는, 감광성 고분자 칼라필름(film)으로 이루어지는 온칩(on-chip)칼라필터를 구비한 것을 그 요지로 한다.
따라서, 본발명의 제 1관점에 따른 표시장치에 의하면, 감광성 고분자 칼라필름(film)을 붙인 후에, 노광처리 및 현상처리를 시행하는 것으로, 온칩칼라필터를 간단하면서도 용이하게 제조할 수가 있다.
본 발명의 제 2관점에 따른 표시장치는, 서로 대향하는 제 1 및 제 2기판과, 각 기판 사이에 배치된 액정층과, 제 2기판의 액정층측에 형성된 공통전극과, 제 1기판의 액정층측에 형성된 액정셀의 표시전극과, 표시전극에 접속된 화소구동소자와, 표시전극의 액정층측에 형성된 감광성 고분자 칼라필름(film)으로 이루어지는 온칩칼라필터를 구비한 표시장치.
따라서, 본 발명의 제 2관점에 따른 표시장치에 의하면, 온칩칼라필터를 구비한 액티브매트릭스방식의 칼라액정표시장치를 얻을 수 있다. 그리고, 감광성 고분자 칼라필름(color film)을 붙인 후에, 노광처리 및 현상처리를 시행하는 것으로, 온칩(on-chip)칼라필터를 간단하면서도 용이하게 제조할 수가 있다.
(제 1실시예)
이하, 본 발명을 구체화한 제 1실시예를 도면에 따라서 설명한다.
도 1에 본 실시예의 액티브매트릭스방식 LCD의 블럭구성을 나타낸다.
화소부(액정패널)(101)에는 각 주사선(게이트배선) G1···Gn, Gn+1···Gm과 각 데이터선(드레인배선) D1···Dn, Dn+1···Dm이 배치되어 있다. 각 게이트배선과 각 드레인배선은 각각 직교하여, 그 직교부분에 화소(102)가 설치되어 있다. 그리고, 각 게이트배선은 게이트드라이버(103)에 접속되어, 게이트신호(주사신호)가 인가되도록 되어 있다. 또한, 각 드레인(train)배선은 드레인드라이버(데이터드라이버)(104)에 접속되어, 데이터신호(비디오신호)가 인가되도록 되어 있다. 이것들의 드라이버(103, 104)에 의해서 주변구동회로부(105)가 구성되어 있다.
더욱이, 각 드라이버(103, 104)중 적어도 어느 것인가 한쪽을 화소부(101)와 동일 기판상에 형성한 LCD는, 일반적으로 드라이버 일체형(드라이버내장형) LCD라고 불린다. 덧붙여서 말하면, 게이트드라이버(103)가 화소부(101)의 양측에 설치되어 있는 경우도 있다. 또한, 드레인드라이버(104)가 화소부(101)의 양측에 설치되어 있는 경우도 있다.
도 2에 게이트배선 Gn과 드레인(train)배선 Dn과의 직교부분에 설치되어 있는 화소(102)의 등가회로를 나타낸다.
화소(102)는 화소구동소자로서의 TFT(106), 액정셀 LC, 보조용량(축적용량 또는 부가용량) CS로 구성되어 있다. 게이트배선 Gn에는 TFT(106)의 게이트가 접속되고, 드레인배선 Dn에는 TFT(106)의 드레인이 접속되어 있다. 그리고, TFT(106)의 소스에는, 액정셀 LC의 표시전극(화소전극)과 보조용량 CS가 접속되어 있다. 이 액정셀 LC와 보조용량 CS에 의해, 배경기술로 설명한 신호축적소자가 구성된다. 액정셀 LC의 공통전극(표시전극의 반대측의 전극)에는 전압 Vcom이 인가되어 있다. 한편, 보조용량 CS에 있어서, TFT(106)의 소스와 접속되는 측의 전극(이하, 축적전극이라 함)의 반대측의 전극(이하, 대향전극이라 함)에는 정전압 VR이 인가되어 있다. 이 액정셀 LC의 공통전극은, 문자대로 모든 화소(102)에 대하여 공통한 전극으로 되어있다. 그리고, 액정셀 LC의 표시전극과 공통전극과의 사이에는 정전용량이 형성되어 있다. 더욱이, 보조용량 CS의 대향전극은 이웃의 게이트배선 Gn+1과 접속되어 있는 경우도 있다.
이와 같이 구성된 화소(102)에 있어서, 게이트배선 Gn을 정전압으로 하여 TFT(106)의 게이트에 정전압을 인가하면, TFT(106)가 온이 된다. 그러면, 드레인배선 Dn에 인가된 데이터신호로, 액정셀 LC의 정전용량과 보조용량 CS가 충전된다. 반대로, 게이트배선 Gn을 부전압으로 하여 TFT(106)의 게이트에 부전압을 인가하면, TFT(106)가 오프가 되어, 그 시점에서 드레인배선 Dn에 인가되어 있던 전압이, 액정셀 LC의 정전용량과 보조용량 CS에 따라서 유지된다. 이와 같이, 화소(102)에 기입하고 싶은 데이터신호를 드레인배선에 주어서 게이트배선의 전압을 제어하는 것에 의해, 화소(102)에 임의의 데이터신호를 유지시켜 놓을 수 있다. 그 화소(102)의 유지하고 있는 데이터신호에 따라서 액정셀 LC의 투과율이 변화하여, 화상이 표시된다.
도 3에 온칩칼라필터를 구비한 본 실시예의 LCD에서의 화소부(101)의 일부개략단면을 나타낸다. 본 실시예의 LCD는, SD(Single Drain)구조의 플레이너(planar)형의 다결정실리콘 TFT을 TFT(106)로서 사용한 투과형 구성을 취해, 단판식의 액정프로젝터용 칼라 LCD 또는 직시용 칼라 LCD로서 사용된다. 도 4에, 도 3에 있어서의 TFT(106)의 근방의 확대도를 나타낸다. 더욱이, 도 3 및 도 4에 있어서는, 보조용량 CS를 생략하였다.
서로 대향하는 각 투명절연기판(1, 2)의 사이에는, 액정이 충손된 액정층(3)이 형성되어 있다. 투명절연기판(1)에는 액정셀 LC의 표시전극(4)이 설치되고, 투명절연기판(2)에는 액정셀 LC의 공통전극(5)이 설치되고 있다. 각 전극(4, 5)의 재질로서는, 일반적으로 인듐석산화물(ITO; Indium Tin Oxide)이 사용된다. 공통전극(5)상에는 배향막(6)이 형성되어 있다. 표시전극(4)상에는, 패시베이션(passivation)막(7), RGB의 어느 것인가 1색의 칼라필터(8a∼8c), 배향막(10)이 이 순번으로 형성되어 있다. 요컨대, 액정층(3)은 각 배향막(6, 10) 사이에 끼워져 있다. 더욱이, RGB의 각 색의 칼라필터(8a∼8c)의 사이에는, 차광막으로 이루어지는 블랙(black)매트릭스(BM)(9)가 형성되어 있다. 이 블랙(black)매트릭스(9)의 막두께는, 각 칼라필터(8a∼8c)의 막두께와 같게 되어 있다.
투명절연기판(1)에 있어서의 액정층(3)측의 표면에는, TFT(106)의 능동층을 구성하는 다결정실리콘막(11)이 형성되어 있다. 다결정실리콘막(11) 위에는 게이트절연막(12)이 형성되어 있다. 게이트절연막(12) 위에는, 게이트배선 Gn을 구성하는 게이트전극(13)이 형성되어 있다. 다결정실리콘막(11)에는 드레인영역(14) 및 소스영역(15)이 형성되고, 각 영역(14, 15) 사이에는 채널영역(16)이 형성되어 있다. 이들 각 영역(14∼16) 및 게이트전극(13)으로부터 TFT(106)가 구성된다.
TFT(106)의 전체면에는 층간절연막(17)이 형성되어 있다. 소스영역(15)은, 층간절연막(17)에 형성된 콘택홀(contact hole)(18)을 개재하고, 소스전극(19)과 접속되어 있다. 드레인영역(14)은, 층간절연막(17)에 형성된 콘택홀(20)을 개재하여, 드레인배선 Dn을 구성하는 드레인전극(21)과 접속되어 있다. 각 전극(19, 21) 및 층간절연막(17)의 전체면에는 평탄화절연막(22)이 형성되어 있다. 소스전극(19)은, 평탄화절연막(22)에 형성된 콘택홀(23)을 개재하고, 표시전극(4)과 접속되어 있다.
이와 같이, 소스영역(15)과 표시전극(4)이 소스전극(19)을 개재하여 접속되어 있는 것은, 소스영역(15)과 표시전극(4)과의 양호한 옴접촉(ohmic contact)을 취하기 위해서 이다. 즉, 소스전극(19)을 생략하면, 다결정실리콘막(11)으로 이루어지는 소스영역(15)과 ITO로 이루어지는 표시전극(4)이 직접 접속된다. 그 결과, 소스영역(15)과 표시전극(4)과의 헤테로접합에 의해서 밴드갭 차에 의한 에너지갭이 생기어, 양호한 옴접촉을 얻을 수 없게 된다. 소스영역(15)과 표시전극(4)과의 옴접촉이 취해져 있지 않으면, 드레인배선 Dn에 인가된 데이터신호가 화소(102)에 정확히 기입되지 않게 되어, LCD의 화질이 저하하는 것이 된다. 거기에, 알루미늄합금막으로 이루어지는 소스전극(19)을 설치하는 것으로, 소스영역(15)과 표시전극(4)을 직접 접속한 경우에 비해서, 양호한 옴접촉을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
더욱이, TFT(106)에 있어서 소스영역(15), 소스전극(19)이 각각 드레인영역, 드레인전극이라고 불리고, 드레인영역(14), 드레인전극(21)이 각각 소스영역, 소스전극이라고 불리는 경우도 있다. 이 경우에는, 드레인배선 Dn은 소스배선이라고 불리고, 드레인드라이버(104)는 소스드라이버라고 불린다.
다음에, 본 실시예의 제조방법을 순차 설명한다.
공정1; 우선, 투명절연기판(1)(석영유리, 고내열유리) 위에 논도프(non-dope)의 다결정실리콘막(11)(막두께; 약 500Å)을 형성한다.
다결정실리콘막(11)의 형성방법에는 이하의 것이 있다.
(1) 다결정실리콘막(11)을 직접 형성하는 방법; CVD(Chemica1 Vapor Deposition)법 또는 PVD(Phisical Vapor Deposition)법을 사용한다. CVD법에는 상압CVD법, 감압CVD법, 플라즈마 CVD법, ECR(Electron Cyc1otron Resonance) 플라즈마 CVD법, 광여기CVD법등이 있다. 또한, PVD법에는 증착법, EB(E1ectron Beam)증착법, MBE(Mo1ecu1ar Beam Epitaxy)법, 스퍼터(sputter)법등이 있다.
이중에는, 모노실란(SiH4) 또는 디실란(Si2H6)의 열분해를 이용하는 감압CVD 법이 일반적이고, 가장 고품질인 다결정실리콘막(11)을 형성할 수가 있다. 감압CVD법에서는, 처리온도가 약 550℃ 이하에서는 비정질, 약 620℃ 이상에서는 다결정이 된다.
또한, 플라즈마중에서의 모도실란 또는 디실란의 열분해를 이용하는 플라즈마 CVD법도 사용된다. 플라즈마 CVD법의 처리온도는 300℃ 정도로, 수소를 첨가하면 반응이 촉진되어 비정질실리콘막이 형성된다. 그리고, 불활성가스(헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈)를 첨가하면 플라즈마가 여기되어, 동일의 처리온도에서도 다결정실리콘막이 형성된다.
(2) 비정질실리콘막을 형성한 후에 다결정화시켜서 다결정실리콘막(6)을 형성하는 방법; 고상성장법 또는 용융재결정화법을 사용한다.
고상성장법은, 비정질실리콘막에 600℃ 전후로 20시간전후의 장시간의 열처리를 하는 것에 의해, 고체인 그대로 다결정화시켜서 다결정실리콘막을 얻는 방법이다.
용융재결정화법은, 비정질실리콘막의 표면만을 용융시켜서 재결정화를 도모하면서 기판온도를 600℃ 이하로 유지하는 방법이고, 레이저애니루(laser anneal)법이든지 RTA(Rapid Thermal Annealing)법이 있다. 레이저애니루법은, 비정질실리콘막의 표면에 레이저를 조사하여 가열용융시키는 방법이다. RTA법은, 비정질실리콘막의 표면에 램프광을 조사하여 가열용융시키는 방법이다.
이와 같이, 고상성장법 또는 용융재결정화법을 사용하여 기판온도가 600℃ 이상이 되지 않도록 하면, 투명절연기판으로서 고내열유리를 사용할 수 있다. 석영유리는 대형화에 반하여 현저하게 고가가 되는 위에 현재시점에서 대형화에는 제한이 있기 때문에, 기판의 치수가 제약을 받는다. 그 때문에, 비용적으로 적합한 LCD의 패널사이즈는 2형 이하로 되며, 비디오카메라의 뷰파인더(View-Finder)용이든지 액정프로젝터용으로서는 충분히 사용할 수 있지만, 직시용으로서는 패널사이즈가 지나치게 작아서 사용할 수 없다. 한편, 통상의 유리(고내열유리)는 석영유리의 약1/10의 가격으로 치수에도 제한이 없다. 현재, LCD용으로 시판되고 있는 고내열유리(예를 들면, 미국코닝사(Corrning Inc.)제의 상품명 「7059」)에서는 600℃ 정도의 내열온도가 있다. 거기에, 투명절연기판에 통상의 유리(고내열유리)를 쓸 수 있도록, 다결정실리콘 TFT을 600℃ 정도 이하의 저온의 공정(저온프로세스라고 불림)을 써서 형성하는 것이 요구되어지고 있다. 더욱이, 다결정실리콘 TFT을 1000℃ 정도의 고온의 공정에서 형성하는 경우는, 저온프로세스에 대하여 고온프로세스라고 불린다.
다음에, 다결정실리콘막(11)상에 게이트절연막(12)(막두께; 약 1000Å)을 형성한다.
게이트절연막(12)의 형성방법에는 이하의 것이 있다.
[1] 산화법을 사용하여 실리콘산화막을 형성하는 방법; 고온산화법(건조산소를 사용하는 드라이산화법, 습기찬 산소를 사용하는 웨트(wet)산화법, 수증기분위기중에서의 산화법), 저온산화법(고압수증기분위기중에서의 산화법, 산소플라즈마중에서의 산화법), 양극산화법등을 사용한다.
[2] 피착법을 사용하여 실리콘산화막, 실리콘질화막, 실리콘질산화막(SiOxNy)를 형성하는 방법; CVD법이든지 PVD법을 사용한다. 또한, 각 막을 조합시켜서 다층구조로 하는 방법도 있다.
CVD법에 의한 실리콘산화막의 형성에는, 모노실란 또는 디실란의 열분해, TEOS(Tetra-Ethy1-Ortho-Si1icate)등의 유기 옥시실란의 열분해, 할로겐(Halogen)화 규소의 가수분해등을 사용한다. CVD법에 의한 실리콘질화막의 형성에는, 암모니아 및 디클로로실란(SiH2Cl2), 암모니아 및 모노실란, 질소 및 모노실란등의 열분해등을 사용한다. 실리콘질산화막은 산화막과 질화막의 양막의 특성을 갖는 것으로, CVD법에 의한 실리콘질화막의 형성계에 산화질소(N2O)를 소량 도입하는 것으로 형성할 수 있다.
한편, 게이트절연막(12)의 형성방법에도 고온프로세스 및 저온프로세스가 있다. 고온프로세스로서는, 일반적으로 상기한 고온산화법이 사용된다. 한편, 저온프로세스로서는, 일반적으로 상기한 산소플라즈마중에서의 산화법이든지 피착법등이 사용되고, 처리온도가 600℃ 정도 이하로 억압되어진다.
다음에, 게이트절연막(12)상에 게이트전극(13)(막두께; 약 3000Å)을 형성하고 소망의 형상으로 패터닝한다. 게이트전극(13)의 재질로서는, 불순물이 도프된 다결정실리콘(도프된 폴리실리콘), 금속실리사이드, 폴리사이드, 고융점금속단체, 그 밖의 금속등이 사용되고, 그 형성에는 CVD법 또는 PVD법이 사용된다.
계속되어, 자기정합기술에 의해, 게이트전극(13)을 마스크로서 다결정실리콘막(11)에 드레인영역(14) 및 소스영역(15)을 형성한다. 더욱이, 각 영역(14, 15)의 형성방법에도 고온프로세스 및 저온프로세스가 있다. 고온프로세스로서는, 불순물을 이온주입후에 고온의 열처리를 하여 불순물을 활성화시킨다. 저온프로세스로서는, 포스핀가스(PH3) 또는 디보란가스(B2H6)와 수소가스와의 혼합가스에 의한 이온샤워를 조사하는 것으로, 특별한 열처리공정을 설치하는 것 없게 불순물의 주입과 활성화를 동시에 행한다. 덧붙여서 말하면, 저온프로세스로서는, 불순물이온을 주입후에 600℃ 정도 이하의 저온으로 수시간∼수십시간의 열처리를 하는 것으로 불순물을 활성화시키는 방법도 있다.
다음에, 디바이스의 전체면에 층간절연막(17)(막두께; 약 2000∼4000Å)을 형성한다. 층간절연막(17)으로서는 실리콘산화막, 실리콘질화막, 실리콘질산화막, 실리케이트글라스등이 사용되고, 그 형성에는 CVD법 또는 PVD법이 사용된다. 또한, 각 막을 조합시켜서 다층구조로 하는 방법도 있다. 예를 들면, 논도프(non-dope)의 실리콘산화막(이하, NSG막이라 함)으로 BPSG(Boron-doped Phospho-Si1icate G1ass)막을 끼운 구조(NSG/BPSG/NSG)에 의해서 층간절연막(17)을 구성하여, BPSG막의 형성후에 리플로우(reflow)를 하는 것에 의해, 층간절연막(17)의 단차피복성을 향상시키는 방법이 있다.
계속해서, 이방성 에칭에 의해, 층간절연막(17)에 각 콘택홀(18, 20)을 형성한다.
그리고, 디바이스를 수소플라즈마 안에 쬐이는 것에 의해, 다결정실리콘막(11)의 수소화처리를 한다. 수소화처리란, 다결정실리콘의 결정결함부분에 수소원자를 결합시키는것에 의해, 결함을 감하여 결정구조를 안정화시키어, 전계효과이동도를 높이는 방법이다. 이것에 의해, TFT(l06)의 소자특성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 스퍼터법에 의해, 각 콘택홀(18, 20)내를 포함하는 디바이스의 전체면에 알루미늄합금막(Al-1% Si-0.5% Cu)(막두께; 약 5000∼10000Å)을 퇴적한다. 계속해서, 그 알루미늄합금막을 소망의 형상에 패터닝하는 것에 의해, 소스전극(19) 및 드레인전극(21)을 형성한다.
한편, 알루미늄합금막에 1%라는 과포화인 실리콘을 함유시키는 것은, 다결정실리콘막(11)으로부터 각 전극(19, 21)의 안에 실리콘이 넣어지는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 알루미늄합금막에 동을 첨가시키는 것은, 각 전극(19, 21)의 일렉트로마이그레이션(electro-migration)내성 및 스트레스 마이그레이션 내성을 향상시키기 위해서 이다.
다음에, 디바이스의 전체면에 평탄화절연막(22)(막두께; 약 1.0∼2.0㎛)을 형성한다. 평탄화절연막(22)으로서는 실리콘산화막, 실리콘질화막, 실리콘질산화막, 실리케이트글라스막등이 사용되고, 그 형성에는 CVD법 또는 PVD법이 사용된다. 또한, SOG(Spin 0n G1ass)막, 합성수지막(폴리이미드계수지막, 유기실리카막, 아크릴계수지막등)등도 사용된다. 더욱이, 각 막을 조합시켜서 다층구조로 하는 방법도 있다.
계속해서, 이방성에칭에 의해, 평탄화절연막(22)에 콘택홀(23)을 형성한다. 다음에, 스퍼터법에 의해, 콘택홀(23)내를 포함하는 디바이스의 전체면에 ITO 막을 퇴적한다. 계속해서, 그 ITO막을 소망의 형상에 패터닝하는 것에 의해, 표시전극(4)(막두께; 약 1000∼2000Å)을 형성한다.
계속해서, 디바이스의 전체면에 패시베이션막(7)을 형성한다. 패시베이션막(7)으로서는 실리콘질화막, PSG(Phospho-Si1icate G1ass)막등이 사용되고, 그 형성에는 CVD법 또는 PVD법이 사용된다.
공정2(도 5a 참조); 패시베이션막(7)상에 적색의 감광성고분자칼라필름(film)(필름레지스트)(31)(막두께; 약 2.0㎛)을 붙인다. 구체적으로는, 감광성고분자칼라필름(31)을 적온(예컨데, 130∼150℃ 정도)으로 가열하면서 로울러로 압착한다. 이 열압착에 의해, 접착제라고 해도 충분한 접착력이 얻어진다. 그와 같은 적색의 감광성고분자칼라필름으로서는, 부사사진필름주식회사제의 상품명 「트랜서 R11」이 있다.
공정3(도 5b 참조); R의 칼라필터(8a)에 대응하는 패턴을 가지는 포토마스크(32)를 통해서 감광성고분자칼라필름(31)을 노광하여, 칼라필터(8a)에 대응하는 감광성고분자칼라필름(31)의 부분(31a)을 감광시킨다. 그 결과, 감광성고분자칼라필름(31)의 감광한 부분(31a)은, 현상액에 대하여 녹지않게 된다.
공정4(도 5c 참조); 감광성고분자칼라필름(31)의 현상처리를 하는 것에 의해, 상기 부분(31a)에서 R의 칼라필터(8a)를 형성한다. 즉, 감광성고분자칼라필름(31)에 있어서의 부분(31a) 이외의 부분을 현상액으로 용해하여 제거하는 것에 의해, 부분(31a)만을 남긴다. 다음에, 베이킹(baking)처리(처리온도; 220℃)를 하여, R의 칼라필터(8a)를 건조시킨다.
공정5(도 6a 참조); 상기 공정2∼공정4와 같게 하여, 녹색의 감광성고분자칼라필름으로부터 G의 칼라필터(8b)를 형성하며, 청색의 감광성고분자칼라필름으로부터 B의 칼라필터(8c)를 형성한다. 그와 같은 녹색 또는 청색의 감광성고분자칼라필름으로서는 각각, 부사사진필름주식회사제의 상품명 「트랜서 G11」 또는 「트랜서 B11」이 있다. 한편, G의 칼라필터(8b) 및 B의 칼라필터(8c)의 현상처리후에도, 베이킹처리(처리온도; 220℃)를 하여, 각 칼라필터(8b, 8c)를 건조시킨다.
공정6(도 6b 참조); RGB의 각 색의 칼라필터(8a∼8c) 및 패시베이션막(7)의 위에 흑색의 감광성고분자칼라필름(33)(막두께; 약 2.0㎛)을 붙인다. 그 구체적인 방법은, 감광성고분자칼라필름(31)의 그것과 같다. 그와 같은 흑색의 감광성고분자칼라필름으로서는, 부사사진필름주식회사제의 상품명 「트랜서 Kt1」이 있다.
공정7(도 6c 참조); RGB의 각 색의 칼라필터(8a∼8c)의 틈보다도 작고, 또한, 게이트전극(13)등의 TFT(106)의 불투명 재료부분보다도 큰 틈(34a)의 패턴을 가지는 포토마스크(34)를 통해서 감광성고분자칼라필름(33)을 노광하여, 틈(34a)에 대응하는 감광성고분자칼라필름(33)의 부분(33a)를 감광시킨다. 그 결과, 감광성고분자칼라필름(33)의 감광한 부분(33a)은 현상액에 대하여 녹지않게 된다.
공정8(도 7a 참조); 투명절연기판(1)에 있어서의 TFT(106)가 형성되어 있는 면의 이면에서 노광하여, RGB의 각 색의 칼라필터(8a∼8c)와 감광성고분자칼라필름(33)의 부분(33a)에 끼워진 감광성고분자칼라필름(33)의 부분(33b)을 감광시킨다. 이때, RGB 각색의 칼라필터(8a∼8c)상에 붙여진 감광성고분자칼라필름(33)은 노광되기 어렵기 때문에, 부분(33b)만이 노광되어 감광된다. 그 결과, 감광성고분자칼라필름(33)의 감광한 부분(33b)은 현상액에 대하여 녹지않게 된다.
공정9(도 7b 참조); 감광성고분자칼라필름(33)의 현상처리를 하는 것에 의해, 상기 각 부분(33a, 33b)에서 블랙(black)매트릭스(9)를 형성한다. 즉, 감광성고분자칼라필름(33)에 있어서의 각 부분(33a, 33b) 이외의 부분을 현상액으로 용해하여 제거하는 것에 의해, 각 부분(33a, 33b)만을 남긴다. 다음에, 포스트베킹처리(처리온도; 240℃)를 하여, 블랙매트릭스(9)를 건조시키어 충분히 굳힘와 아울러, RGB의 각 색의 칼라필터(8a∼8c)를 충분히 굳힌다.
이와 같이, 공정8에 있어서는, RGB 각색의 칼라필터(8a∼8c)를 차광막으로 하는 배면노광법에 의해, 각 칼라필터(8a∼8c)와 블랙매트릭스(9)의 부분(33a)과의 틈에 정합하는 부분(33b)을 형성하고 있다. 또한, 공정7에 있어서는, 포토마스크(34)를 사용한 정면노광법에 의해, 상기한 배면노광법으로 노광할 수 없는 부분(게이트전극(13)등의 TFT(106)의 불투명재료부분)을 노광하여, 부분(33a)을 형성하고 있다.
그런데, 흑색의 감광성고분자칼라필름(33)은, 적청녹색의 감광성고분자칼라필름과는 다른 빛으로 감광하는 필름에 있어서, 특정한 파장의 빛, 예컨데, 365㎚의 파장의 자외선으로써 노광된다. 여기서, 중요한 포인트는, 배면노광법을 가능하게 하는 기술이다. 그것은, 이미 형성되어 있는 칼라필터(8a∼8c)에 자외선흡수제가 포함되고 있는 것이다. 따라서, 365㎚ 파장의 자외선은 적청녹색의 감광성고분자칼라필름 위치 이외에서, TFT(106)의 불투명재료부분 위치 이외의 부분만이 노광된다. 단지, 적청녹색의 감광성고분자칼라필름의 자외선흡수효과에는 한계가 있어, 1OOmJ(1O㎽의 광출력으로 10초간)정도의 노광까지가 한계라고 되어 있기 때문에, 이 한계에 달하기까지의 낮은 출력의 자외선으로, 흑색의 감광성고분자칼라필름(33)을 노광할 필요가 있다.
공정10(도 2 참조); RGB 각색의 칼라필터(8a∼8c) 및 블랙매트릭스(9) 위에 배향막(10)을 형성한다. 여기서, 배향막(10)의 형성온도(약 180℃)는 각 칼라필터(8a∼8c) 및 블랙매트릭스(9)의 내열온도보다도 낮게 설정한다.
다음, 스퍼터법에 의해 투명절연기판(2)의 전체면에 ITO막을 퇴적하여 공통전극(5)을 형성한다. 계속해서, 공통전극(5)상에 배향막(6)을 형성한다.
한편, 배향막(6, 10)으로서는 산화실리콘(SiO)의 사방증착막, 폴리이미드계수지막, 실란막등이 사용된다.
다음에, 각 투명절연기판(1, 2)의 각 배향막(10, 6)의 면을 서로 대향하여, 그 사이에 액정을 봉입하여 액정층(3)을 형성하는 것으로, LCD의 화소부(101)가 완성된다.
그런데, 투명절연기판(1)에 고내열유리를 사용한 경우에는, 다결정실리콘막(11)의 형성때 뿐 만아니라, 배향막(10) 형성까지의 전공정에 걸쳐서 저온프로세스를 사용하지 않으면 안된다.
저온프로세스에 의한 배향막(10)의 형성방법으로서는, 가용성의 폴리이미드의 용액을 칼라필터 및 블랙매트릭스의 위에 전면적으로 도포하여, 20℃ 이하의 온도로 그 용제를 휘발시키어 폴리이미드로 이루어지는 배향막을 얻는 방법이 있다. 이러한 가용성의 폴리이미드를 소재로서 사용하는 경우에는, 폴리아믹(polyamic)산을 배향막의 출발물질로서 사용하는 경우에 비교하고 처리온도가 낮기때문에, 내열온도가 200∼300℃(통상, 240℃ 정도)의 온칩칼라필터의 LCD에는 바람직하다. 단지, 폴리아믹산으로부터 폴리아미드를 화학합성하기 위한 가열온도를, 예컨데 300℃ 이하의 온도로 달성할 수 있는 경우에는, 예컨데 300℃ 이상의 내열온도의 내열온도의 온칩칼라필터를 실현하면, 폴리아믹산을 출발물질로 한 배향막의 채용이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 이하의 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
① 패시베이션막(7)을 개재하고 표시전극(4)상에 칼라필터(8a∼8c)를 형성하는 것으로, 온칩 칼라필터를 구체화하고 있다. 그 결과, 각 투명절연기판(1, 2)의 위치맞춤의 정도에 관계없이 화소부(101)의 개구율을 향상시키는 것이 가능하게 되어, 고화질을 얻을 수 있다.
② 감광성고분자칼라필름(31)을 사용하여 RGB 각색의 칼라필터(8a∼8c)를 형성하고 있다. 또한, 감광성고분자칼라필름(33)을 사용하여 블랙매트릭스(9)를 형성하고 있다. 각 칼라필름(31, 33)은 가열하면서 압착하는 것 만으로, 피착물에 대하여 간단 또는 용이하게 붙이는 것이 가능하다. 또한, 각 칼라필름(31, 33)의 노광처리 및 현상처리는 반도체 제조공정에서 일반적으로 사용되고 있는 기술을 이용하는 것이기 때문에, 간단하고 또한 용이이다. 따라서, 상기한 각 공보(a)∼(c)에 개시되어 있는 방법에 비교하여, 칼라필터(8a∼8c) 및 블랙매트릭스(9)를 간단하고 또한 용이하게 제조할 수가 있다.
③ 배향막(10)의 형성온도가, 각 칼라필터(8a∼8c) 및 블랙매트릭스(9)의 내열온도보다도 낮게 설정되어 있다. 그 때문에, 배향막(10)을 형성할 때에 각 칼라필터(8a∼8c) 및 블랙매트릭스(9)의 형상이든지 특성이 변화하는 염려는 없다.
④ 평탄화절연막(22)을 형성함으로써 디바이스표면(표시전극(4), 패시베이션막(7), 칼라필터(8a∼8c), 블랙매트릭스(9), 배향막(10)의 표면)을 평탄화하고 있다. 그 결과, 이하의 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
⑤ 표시전극(4)의 표면단차가 완화된다. 그 결과, 표시전극(4)의 막두께가 균일하게 되어 표시전극(4)의 저항치가 증대하기도 하고 단선등의 고장이 생기는 우려가 없어지게 된다.
⑥ 배향막(10)의 표면이 평탄화되기 때문에, 액정층(3)중의 액정분자의 배향이 균일하게 된다. 그 결과, 화소(102)를 미세화하더라도 액정층(3)이 양호한 배향을 얻는 것이 가능하게 되어, 고세밀한 화소부(101)를 얻을 수 있다.
(제 2실시예)
다음에, 본 발명을 구체화한 제 2실시예를 도 8에 따라서 설명한다. 한편, 본 실시예에 있어서, 제 1실시예와 같은 구성부재에 관하여는 부호를 같이 하여 그 설명을 생략한다.
도 8에, 온칩 칼라필터를 구비한 본 실시예의 LCD에서의 화소부(101)의 일부개략단면을 나타낸다. 본 실시예에 있어서, 제 1실시예와 다른 것은, RGB의 각 색의 칼라필터(41a∼41c) 및 블랙매트릭스(42)가, 1장의 감광성고분자칼라필름(43)을 사용하여 형성되어 있는 점만 이다. 따라서, 블랙매트릭스(42)의 막두께는, 각 칼라필터(41a∼41c)의 막두께와 같게 된다.
감광성고분자칼라필름(43)은, 스틸사진으로 사용되는 칼라필름과 같은 감광성고분자칼라필름이고, 노광, 발색현상하여, 표백정착의 공정에서, RGB의 각 색의 칼라필터(41a∼41c) 및 블랙매트릭스(42)로 이루어지는 색패턴을 형성할 수 있다.
다음에, RGB의 각 색의 칼라필터(41a∼41c) 및 블랙매트릭스(42)의 형성방법을 설명한다.
공정1; 패시베이션막(7)상에 감광성고분자칼라필름(43)(막두께; 약 6.0㎛)을 붙인다. 그 구체적인 방법은, 감광성고분자칼라필름(31)의 그것과 같다. 혹은, 감광성고분자칼라필름(43) 자체에 열압착력이 없는 경우에는, 패시베이션막(7) 위에 접착제를 도포하여, 그 접착제의 접착력으로써, 패시베이션막(7) 위에 감광성고분자칼라필름(43)을 접착할 수가 있다. 이러한 접착제로서는, 예컨데, 젤라틴(gelatin)등의 유기제가 사용되고, 도포방법은 스피너(spinner)법이 가능하다.
감광성고분자칼라필름(43)은 3층의 감광성고분자칼라필름에 의해서 구성되어, 각 층의 필름이 각각 RGB의 각 색에 대응하여 착색되어 있다. 혹은, 3층의 감광성고분자칼라필름의 각 층의 색을 RGB의 각 색에 대하여 보색관계에 있는 시안(cyan), 마젠타, 엘로우(yellow)의 조합으로 하는 것도 할수있다. 이 경우에는, 각 보색의 중복조합시킴에 의해서, RGB의 3원색을 재현할 수가 있다.
공정2; 우선, 1장으로 RGB의 3색 및 흑색에 대응하는 포토마스크를 통해서 감광성고분자칼라필름(43)을 노광하며, 다음으로, 현상처리를 하는 것에 의해, RGB 각색의 칼라필터(41a∼41c) 및 블랙매트릭스(42)를 동시에 형성한다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 제 1실시예의 상기 ①, ③∼⑥과 같은 작용및 효과에 덧붙여, 이하의 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
① 제 1실시예 보다도 더욱 간단 또는 용이하게 RGB 각색의 칼라필터(41a∼41c) 및 블랙매트릭스(42)를 형성할 수가 있다.
② 노광처리가 1회에 끝나기 때문에, RGB 각색의 칼라필터(41a∼41c)의 위치엇갈림을 막을 수 있다.
(제 3실시예)
다음에, 본 발명을 구체화한 제 3실시예를 도면에 따라서 설명한다. 한편, 본 실시예에 있어서, 제 1실시예와 같은 구성부재에 관하여는 부호를 같이 하여 그 설명을 생략한다.
도 9에, 온칩 칼라필터를 구비한 본 실시예의 LCD에서의 화소부(101)의 일부개략단면을 나타낸다. 도 10에, 도 9에 있어서의 TFT(106)의 근방의 확대도면을 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 도 3 및 도 4에 나타내는 제 1실시예와 다른 것은 이하의 점만이다.
(1) 평탄화절연막(7)이 생략되어 있다.
(2) 상기 (1)에 의해서 생기는 디바이스 표면의 단차를, RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c) 또는 블랙매트릭스(52)에 의해서 평탄화하고 있다. 즉, 표시전극(4)의 표면 단차를 RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c)에 의해서 평탄화하며, 표시전극(4) 이외의 부분(각 전극(19, 21), 층간절연막(17))의 표면 단차를 블랙매트릭스(52)에 의해서 평탄화하고 있다. 한편, 블랙매트릭스(52)의 막두께는 각 칼라필터(51a∼51c)의 막두께에 비교하여 엷게 되어 있다.
다음에, 본 실시예의 제조방법을 순차 설명한다.
공정1; 제 1실시예의 공정1과 같다.
공정2(도 11a 참조); 패시베이션막(7)상에 적색의 감광성고분자칼라필름(필름레지스트)(53)(막두께; 약 2.0㎛)을 붙인다. 그 구체적인 방법은, 감광성고분자칼라필름(31)의 그것과 같다.
공정3(도 11b 참조); R의 칼라필터(51a)에 대응하는 패턴을 가지는 포토마스크(32)를 통해서 감광성고분자칼라필름(53)을 노광하여, 칼라필터(51a)에 대응하는 감광성고분자칼라필름(53)의 부분(53a)을 감광시킨다.
공정4(도 11c 참조); 감광성고분자칼라필름(53)의 현상처리를 하는 것에 의해, 상기 부분(53a)에서 R의 칼라필터(51a)를 형성한다.
공정5(도 12a 참조); 상기 공정2∼공정4와 같이 하여, 녹색의 감광성고분자칼라필름으로부터 G의 칼라필터(51b)를 형성하며, 청색의 감광성고분자칼라필름으로부터 B의 칼라필터(51c)를 형성한다.
공정6(도 12b 참조); RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c) 및 패시베이션막(7) 위에 흑색의 감광성고분자칼라필름(54)(막두께; 약 1.O㎛)을 붙인다. 그 구체적인 방법은 감광성고분자칼라필름(31)의 그것과 같다.
공정7(도 12c 참조); RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c)의 틈보다도 작고, 또한, 게이트전극(13)등의 TFT(106)의 불투명재료부분보다도 큰 틈(34a)의 패턴을 가지는 포토마스크(34)를 통해서 감광성고분자칼라필름(54)을 노광하여, 틈(34a)에 대응하는 감광성고분자칼라필름(54)의 부분(54a)을 감광시킨다.
공정8(도 13a 참조); 투명절연기판(1)에 있어서의 TFT(106)가 형성되어 있는 면의 이면에서 노광하여, RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c)와 감광성고분자칼라필름(54)의 부분(54a)에 끼워진 감광성고분자칼라필름(54)의 부분(54b)을 감광시킨다. 이때, RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c)상에 붙여진 감광성고분자칼라필름(54)은 노광되기 어렵기 때문에, 부분(54b)만이 노광되어 감광된다.
공정9(도 13b 참조); 감광성고분자칼라필름(54)의 현상처리를 하는 것에 의해, 상기 각 부분(54a, 54b)에서 블랙매트릭스(52)를 형성한다.
공정10(도 9 참조); RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c) 및 블랙매트릭스(52) 위에 배향막(10)을 형성한다. 여기서, 배향막(10)의 형성온도는 각 칼라필터(51a∼51c) 및 블랙매트릭스(52)의 내열온도보다도 낮게 설정한다. 그 후의 공정은, 제 1실시예의 공정10과 같다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 제 1실시예의 상기 ①∼③과 같은 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예로서는, 적녹청의 각 색의 감광성고분자칼라필름(53)의 막두께에 비교하여, 흑색의 감광성고분자칼라필름(54)의 막두께를 엷게 하고 있다. 따라서, RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c) 또는 블랙매트릭스(52)에 의해서, 배향막(10)의 표면을 평탄화할 수가 있다. 즉, RGB 각색의 칼라필터(51a∼51c)가 형성되는 표시전극(4)의 높이는 표시전극(4) 이외의 부분(각 전극(19, 21), 층간절연막(17))의 높이보다도 낮게 되어 있다. 그 때문에, 블랙매트릭스(52)를 형성하기 위한 감광성고분자칼라필름(54)의 막두께를 각 칼라필터(51a∼51c)를 형성하기 위한 감광성고분자칼라필름(53)의 막두께에 비교하여 엷게 하면, 각 칼라필름(53, 54)의 표면의 단차를 없앨 수 있다. 그 결과, 제 1실시예의 상기 ⑥과 같은 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명의 몇개가의 실시예만이 기재되었지만, 본 발명의 정신 또는 범위로부터 벗어나는 것 없고, 다른 많은 특정한 형태로 본 발명이 구체화되더라도 좋은 것은 당업자에 있어서 분명할 것이다. 특히, 본 발명이 이하의 형태로써 실시되더라도 좋은 것으로 이해되어야 된다.
〔1〕 TFT(106)를, SD구조가 아니고 LDD(Lightly Doped Drain)구조 또는 더블게이트구조로 한다.
〔2〕 TFT(106)의 채널영역(16)에 불순물을 도핑하여 TFT(106)의 한계치전압(Vth)을 제어한다. 고상성장법으로 형성된 다결정실리콘막(11)을 능동층으로 하는 TFT(106)에 있어서는, n채널 트랜지스터로서는 디프레션(dipression)방향으로 한계치전압이 쉬프트하며, p채널 트랜지스터로서는 인핸스먼트방향으로 한계치전압이 쉬프트하는 경향에 있다. 특히, 수소화처리를 한 경우에는, 그 경향이 보다 현저하여진다. 이 한계치전압의 쉬프트를 제한하기 위해서는, 채널영역(16)에 불순물을 도핑하면 좋다.
〔3〕 보조용량 CS를 설치한다.
〔4〕 TFT(106)를, 플레이너형이 아닌 역플레이너형, 스태거형, 역스태거형등의 다른 구조의 TFT로 바꿔놓는다.
〔5〕 TFT(106)를, 다결정실리콘 TFT가 아닌 비정질실리콘 TFT로 바꿔놓는다.
〔6〕 소스전극(19) 및 드레인전극(21)을, 알루미늄합금이 아닌 다른 도전재료에 의해서 형성한다. 그와 같은 도전재료로서는, 고융점금속단체의 박막, 고융점금속화합물, 금속실리사이드, 도프된 폴리실리콘등이 있다.
〔7〕 TFT를 화소구동소자로서 사용한 트랜지스터형의 액티브매트릭스방식 LCD뿐 만 아니라, 벌크(bulk)트랜지스터를 화소구동소자로서 사용한 트랜지스터형이든지, 다이오드형의 액티브매트릭스방식 LCD에 적용한다. 다이오드형의 화소구동소자에는, MIM(Meta1 Insu1ator Meta1), ZnO(산화아연)바리스터(varistor), MSI(Metal Semi-Insulator), BTB(Back To Back diode), RD(Ring Diode)등이 있다.
〔8〕 반사형 구성을 잡는 LCD에 적용한다.
〔9〕 패시베이션막(7)을 생략하여, 표시전극(4)상에 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)를 직접 형성한다.
상기 각 형태든지 각 실시예는, 예시로서 생각되어야 되는 것이며, 본 발명은 여기에 기재된 상세사항에 한정되어야 되는 것이 아니고, 첨부하는 청구의 범위에 있어서 수식되더라도 좋은 것이다.

Claims (17)

  1. 감광성고분자칼라필름(31, 43, 53)으로 이루어지는 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51C)를 구비한 표시장치.
  2. 서로 대향하는 제 1 및 제 2기판(1, 2);
    각 기판(1, 2) 사이에 배치된 액정층(3);
    제 2기판(2)의 액정층(3)측에 형성된 공통전극(5);
    제 1기판(1)의 액정층(3)측에 형성된 액정셀(LC)의 표시전극(4);
    표시전극(4)에 접속된 화소구동소자(106); 및
    표시전극(4)의 액정층(3)측에 형성된 감광성고분자칼라필름(31, 43, 53)으로 이루어지는 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)를 구비한 표시장치.
  3. 서로 대향하는 제 1 및 제 2기판(1, 2);
    각 기판(1, 2) 사이에 배치된 액정층(3);
    제 2기판(2)의 액정층(3)측에 형성된 공통전극(5);
    제 1기판(1)의 액정층(3)측에 형성된 액정셀(LC)의 표시전극(4);
    표시전극(4)에 접속된 화소구동소자(106);
    표시전극(4)의 액정층(3)측에 형성된 감광성고분자칼라필름(31, 43, 53)으로 이루어지는 RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c); 및
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)의 사이에 형성된 감광성고분자칼라필름(33, 54)으로 이루어지는 블랙매트릭스(9, 42, 52)를 구비한 표시장치.
  4. 서로 대향하는 제 1 및 제 2기판(1, 2);
    각 기판(1, 2) 사이에 배치된 액정층(3);
    제 2기판(2)의 액정층(3)측에 형성된 공통전극(5);
    제 1기판(1)의 액정층(3)측에 형성된 평탄화절연막(22);
    평탄화절연막(22)의 액정층(3)측에 형성된 액정셀(LC)의 표시전극(4);
    표시전극(4)에 접속된 화소구동소자(106);
    표시전극(4)의 액정층(3)측에 형성된 감광성고분자칼라필름(31, 43)으로 이루어지는 RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c); 및
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c)의 사이에 형성된 감광성고분자칼라필름(33)으로 이루어지는 블랙매트릭스(9, 42)와, 그 블랙매트릭스의 막두께는 각 온칩 칼라필터의 막두께와 같고, 블랙매트릭스 및 각 온칩 칼라필터의 표면이 평탄화되어 있는 것을 구비한 표시장치.
  5. 서로 대향하는 제 1 및 제 2기판(1, 2);
    각 기판(1, 2) 사이에 배치된 액정층(3);
    제 2기판(2)의 액정층(3)측에 형성된 공통전극(5);
    제 1기판(1)의 액정층(3)측에 형성된 액정셀(LC)의 표시전극(4);
    표시전극(4)에 접속된 화소구동소자(106);
    표시전극(4)의 액정층(3)측에 형성된 감광성고분자칼라필름(53)으로 이루어지는 RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(51a∼51c); 및
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(51a∼51c)의 사이에 형성된 감광성고분자칼라필름(54)으로 이루어지는 블랙매트릭스(52)와, 그 블랙매트릭스의 막두께는 각 온칩 칼라필터의 막두께보다도 엷고, 블랙매트릭스 및 각 온칩 칼라필터의 표면이 평탄화되어 있는 것을 구비한 표시장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 화소구동소자(106)는 트랜지스터 또는 다이오드인 표시장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 화소구동소자(106)는 플레이너형, 역플레이너형, 스태거형, 역스태거형으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1개의 구조의 박막트랜지스터인 표시장치.
  8. 기판(1)상에 화소구동소자(106)를 형성하는 공정;
    화소구동소자(106)와 접속되는 표시전극(4)을 형성하는 공정;
    표시전극(4)상에 감광성고분자칼라필름(31, 43, 53)을 붙이는 공정; 및
    감광성고분자칼라필름(31, 43, 53)에 노광처리 및 현상처리를 시행하여, 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)를 형성하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  9. 기판(1)상에 화소구동소자(106)를 형성하는 공정;
    화소구동소자(106)와 접속되는 표시전극(4)을 형성하는 공정;
    표시전극(4)상에 적색의 감광성고분자칼라필름(31, 53)을 붙이는 공정;
    적색의 감광성고분자칼라필름(31, 53)에 노광처리 및 현상처리를 시행하여, R의 온칩 칼라필터(8a, 51a)를 형성하는 공정;
    표시전극(4)상에 녹색의 감광성고분자칼라필름(31, 53)을 붙이는 공정;
    녹색의 감광성고분자칼라필름(31, 53)에 노광처리 및 현상처리를 시행하여, G의 온칩 칼라필터(8b, 51b)를 형성하는 공정;
    표시전극(4)상에 청색의 감광성고분자칼라필름(31, 53)을 붙이는 공정;
    청색의 감광성고분자칼라필름(31, 53)에 노광처리 및 현상처리를 시행하여, B의 온칩 칼라필터(8c, 51c)를 형성하는 공정;
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 51a∼51c)를 포함하는 디바이스의 전체면에 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)을 붙이는 공정; 및
    흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)에 노광처리 및 현상처리를 시행하여, 블랙매트릭스(9, 52)를 형성하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)에 대한 노광처리는,
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 51a∼51c)의 틈보다도 작은 틈(34a)의 패턴을 가지는 포토마스크(34)를 통해서, 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)을 그 칼라필름의 측에서 노광하는 공정; 및
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 51a∼51c)를 차광막으로서, 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)을 기판(1)의 이면에서 배면노광하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)에 대한 노광처리는,
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 51a∼51c)의 틈보다도 작고, 또한, 화소구동소자의 불투명재료부분보다도 큰 틈(34a)의 패턴을 가지는 포토마스크(34)를 통해서, 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)을 그 칼라필름의 측에서 노광하는 공정; 및
    RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(8a∼8c, 51a∼51c)를 차광막으로서, 흑색의 감광성고분자칼라필름(33, 54)을 기판(1)의 이면에서 배면노광하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  12. 기판(1)상에 화소구동소자(106)를 형성하는 공정;
    화소구동소자(106)와 접속되는 표시전극(4)을 형성하는 공정;
    표시전극(4)상에 감광성고분자칼라필름(43)을 붙이는 공정; 및
    감광성고분자칼라필름(43)에 노광처리 및 현상처리를 시행하여, RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(41a∼41c)와 블랙매트릭스(42)를 동시에 형성하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  13. 제 8항에 있어서, 표시전극(4)의 형성에 앞서서, 기판(1)상에 평탄화절연막(22)을 형성하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  14. 제 9항에 있어서, 표시전극(4)의 형성에 앞서서, 기판(1)상에 평탄화절연막(22)을 형성하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  15. 제 12항에 있어서, 표시전극(4)의 형성에 앞서서, 기판(1)상에 평탄화절연막(22)을 형성하는 공정을 구비한 표시장치의 제조방법.
  16. 제 9항에 있어서, 블랙매트릭스(52)의 막두께는 RGB의 각 색의 온칩 칼라필터(51a∼51c)의 막두께보다도 엷고, 블랙매트릭스 및 각 온칩 칼라필터의 표면이 평탄화되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  17. 제 8항에 있어서, 온칩 칼라필터(8a∼8c, 41a∼41c, 51a∼51c)상에 배향막(10)을 형성하는 공정을 구비하며,
    그 배향막의 형성온도는 온칩 칼라필터의 내열온도보다 낮게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
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