KR100299381B1 - 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

고개구율 및 고투과율을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 선택되는 기판에 카운터 전극과 화소 전극을 모두 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극을 투명한 물질로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 타원형태의 프린지 필드가 형성되도록 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법으로서, 유리 기판상에 게이트 버스 라인 및 공통 전극선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선이 형성된 유리 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인을 포함하는 게이트 절연막의 소정 부분에 채널층을 형성하는 단계와, 상기 채널층의 양측과 오버랩되도록 소오스, 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 공통 전극선의 소정 부분이 노출되도록 게이트 절연막을 식각하는 단계와, 상기 노출된 공통 전극선과 콘택되면서 상기 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 카운터 전극을 형성하는 단계와, 상기 카운터 전극이 형성된 결과물 상부에 보호막을 증착하는 단계와, 상기 드레인 전극의 소정 부분이 노출되도록 보호막을 식각하는 단계, 및 상기 노출된 드레인 전극과 콘택되면서, 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 상기 보호막 상부에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치 및 그 제조방법
본 발명은 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 프린지 필드를 이용하는 아이피에스(In Plane Switching, 이하 IPS) 모드의 액정 표시 장치에서 게이트 버스 라인의 유실을 방지할 수 있는 고개구율 및 고투과율을 갖는 IPS 모드 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고개구율 및 고투과율을 갖는 IPS모드 액정 표시 장치는 일반적인 IPS 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여, 본 원의 발명자들로 부터 특허출원98-9243호로 출원된 바 있다.
이러한 고개구율 및 고투과율을 갖는 IPS 모드 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1) 상부에 불투명 금속막, 예를들어, MoW과 같은 금속막을 소정 두께로 증착한다. 그리고나서, 불투명 금속막을 소정 부분 패터닝하여, 게이트 버스 라인(도시되지 않음)을 형성한다. 이어, 게이트 버스 라인(도시되지 않음)이 형성된 유리 기판(1) 상부에 투명한 금속막, 예를들어, ITO(indium tin oxide)를 증착한다음, 사각의 플레이트 형상으로 패터닝하여, 카운터 전극(2)을 형성한다. 그후, 게이트 버스 라인(도시되지 않음) 및 카운터 전극(2)이 형성된 유리 기판(1) 상부에 게이트 절연막(3)을 증착한다음, 게이트 절연막 상부에 데이터 버스 라인용 불투명 금속막 예를들어, MoW, Al과 같은 금속막을 증착한다. 이어, 불투명 금속막을 게이트 버스 라인과 교차되도록 패터닝하여, 데이터 버스 라인(4)을 형성한다. 그 다음으로, 다시 투명 금속막을 증착한다음, 카운터 전극(2)과 오버랩되도록 투명 금속막을 패터닝하여, 화소 전극(6)을 형성한다. 이때, 화소 전극(6)은 패턴의 형상을 가지며, 등간격으로 이격되도록 패터닝된다. 그후, 화소 전극(6) 및 데이터 버스 라인(4) 상부에 보호막(6)을 증착한다.
그러나, 상기한 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치를 제조하는데 있어서, 다음과 같은 문제점이 발생된다.
즉, 게이트 버스 라인을 이루는 MoW 또는 Al 계열 금속막은 카운터 전극(2)을 이루는 ITO 물질과 식각 선택비가 우수하지 않다. 이로 인하여, 카운터 전극(2)을 형성하는 패터닝하는 공정시, 기 형성된 게이트 버스 라인이 상기 카운터 전극(2)을 식각하기 위한 식각 가스로 인하여 일부 유실되거나 데미지(damage)를 입게된다.
이와같이, 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인(5)이 일부 유실되거나 데미지를 입게되면, 배선 저항이 증대되어, 신호 지연 시간이 길어진다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카운터 전극을 형성하기 위한 패터닝시 게이트 버스 라인에 영향이 미치지 않도록 하여, 게이트 버스 라인의 유실을 방지할 수 있는 고개구율 및 고투과율을 갖는 IPS 액정 표시 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하기 위한 각 제조 공정별 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
11 - 유리 기판 12 - 게이트 버스 라인
120 - 공통 전극선 13 - 게이트 절연막
14 - 채널층 15 - 에치 스톱퍼
16 - 오믹 콘택층 17 - 소오스, 드레인 전극
18 - 카운터 전극 19 - 보호막
20 - 화소 전극 21 - 배향막
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면,선택되는 기판에 카운터 전극과 화소 전극을 모두 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극을 투명한 물질로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 타원형태의 프린지 필드가 형성되도록 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법으로서, 유리 기판상에 게이트 버스 라인 및 공통 전극선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선이 형성된 유리 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 버스 라인을 포함하는 게이트 절연막의 소정 부분에 채널층을 형성하는 단계와, 상기 채널층의 양측과 오버랩되도록 소오스, 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 공통 전극선의 소정 부분이 노출되도록 게이트 절연막을 식각하는 단계와, 상기 노출된 공통 전극선과 콘택되면서 상기 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 카운터 전극을 형성하는 단계와, 상기 카운터 전극이 형성된 결과물 상부에 보호막을 증착하는 단계와, 상기 드레인 전극의 소정 부분이 노출되도록 보호막을 식각하는 단계, 및 상기 노출된 드레인 전극과 콘택되면서, 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 상기 보호막 상부에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 따르면, 선택되는 기판에 카운터 전극과 화소 전극을 모두 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극을 투명한 물질로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 타원형태의 프린지 필드가 형성되도록 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법으로서, 유리 기판 표면에 배치된 게이트 버스 라인 및 공통 전극선과, 상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선이 형성된 유리 기판 상부에 피복되는 게이트 절연막과, 상기 게이트 버스 라인의 소정 부분 상에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 공통 전극선과 접속되면서, 상기 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 배치되는 카운터 전극과, 상기 박막 트랜지스터 및 카운터 전극을 덮는 보호막, 및 상기 박막 트랜지스터의 소정 부분과 콘택되면서, 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 보호막상에 형성되는 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법에 있어서, 카운터 전극을 게이트 버스 라인을 형성한 후 게이트 절연막 상부에 형성하므로써, 카운터 전극을 형성하기 위한 식각시 게이트 버스 라인이 카운터 전극을 형성하기 위한 식각 개스로부터 영향을 받지 않는다.
이에따라, 게이트 버스 라인이 부분적으로 유실되거나, 데미지를 입지않아, 배선 저항이 증대되지 않는다.
또한, 카운터 전극이 게이트 절연막 상부에 형성되고, 화소 전극은 보호막 상부에 형성되므로써, 종래의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치보다 액정층과 가까운 위치에 배치된다. 이에따라, 구동 전압을 종래에 비하여 낮출 수 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치의 평면도를 나타낸 것이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법을 설명하기 위한 각 제조 공정별 단면도를 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 3a를 참조하여, 유리 기판(11) 상부에 게이트 버스 라인용 금속막 예를들어, MoW 또는 Al 막을 2500 내지 3500Å 두께로 증착한다. 그후, 금속막을 소정 부분 패터닝하여, 게이트 버스 라인(12)과 공통 전극선(120)을 형성한다. 여기서, 게이트 버스 라인(12)과 공통 전극선(120)은 x축 방향으로 직선 형태로 연장된다. 그후, 게이트 버스 라인(12) 및 공통 전극선이 형성된 유리 기판(11) 상부에 게이트 절연막(13)을 형성한다. 이때, 게이트 절연막(13)은 실리콘산화막과 실리콘 질화막의 적층막으로 구성되고, 약 3500 내지 4500Å의 두께로 증착한다.
이어, 도 2a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 채널용 비정질 실리콘층과 에치 스톱퍼용 절연층을 순차적으로 적층한다음, 게이트 버스 라인(12) 상의 소정 부분에 존재하도록 에치스톱퍼용 절연층을 소정 부분 패터닝하여 에치 스톱퍼(15)를 형성한다. 그후, 결과물 상부에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층을 증착한다음, 상기 비정질 실리콘층과 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층을 예정된 박막 트랜지스터 영역에 존재하도록 패터닝하여, 채널층(14)과 오믹 콘택층(16)을 형성한다. 그런다음, 데이터 버스 라인용 금속막, 예를들어, MoW, Al 또는 Mo/Al/Mo의 합금막을 약 4000 내지 4500Å 두께로 증착한다. 그후, 상기 데이터 버스 라인용 금속막을 채널층(14)의 양측에 존재하면서, 게이트 버스 라인(12)과 수직을 이루도록 패터닝하여, 소오스, 드레인 전극(17a,17b) 및 데이터 버스 라인(17)을 형성한다. 이에따라, 박막 트랜지스터(TFT)가 완성되고, 격자 형상의 단위 화소 공간이 한정된다.
그리고나서, 상기 공통 전극선(도시되지 않음)의 소정 부분과 게이트 버스 라인 패드가 오픈될 수 있도록, 게이트 절연막(13)을 식각한다. 이어서, 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판(11)의 게이트 절연막(13) 상부에 ITO막을 약 300 내지 500Å의 두께로 증착한다음, 상기 단위 화소 공간에 존재하도록 패터닝하여, 카운터 전극(18)을 형성한다. 이때, 카운터 전극(18)은 도 2a와 같이, 사각의 플레이트 형상으로 패터닝하든지 도 2b에서와 같이, 콤브 형상으로 패터닝할 수 있다. 도 3b에서는 도 2a에 도시된 바와 같이 플레이트 형태의 카운터 전극을 나타내었다. 여기서, 카운터 전극(18)을 형성하기 위한 식각 공정시, 게이트 버스 라인(12)은 게이트 절연막(13)에 묻혀있으므로, 카운터 전극(18)을 식각하기 위한 식각 가스에 의하여 전혀 영향을 받지 않는다.
그후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT) 및 카운터 전극(18) 상부에 보호막(19)을 형성한다. 이때, 보호막(19)으로는 실리콘 질화막이 이용되며, 보호막(19)은 1500 내지 2500Å의 두께로 형성된다.
이어서, 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(17b)이 노출되도록 보호막(19)을 식각한다음, 노출된 드레인 전극(17b)과 콘택되도록 보호막(19) 상부에 ITO막을 증착한다. 그런다음, 이 ITO막을 상기 카운터 전극(18)과 오버랩되면서, 콤브형태를 갖도록 패터닝하여, 화소 전극(20)을 형성한다. 이때, 화소 전극(20)은 등간격으로 이격되어 있으며, 화소 전극(20)간의 간격을 통하여, 카운터 전극(18)이 보여진다.
그후, 화소 전극(20)이 형성된 보호막 상부에 수평 배향막(21)을 도포한다.
또한, 본 발명에 따른 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치는, 카운터 전극(18)은 종래의 기판면에 형성되었던 것과 달리, 게이트 절연막(13) 상부에 형성되고, 화소 전극은 종래의 게이트 절연막 상에 형성되었던것과는 달리 보호막(19) 상부에 형성된다. 이에따라, 종래 보다 액정(도시되지 않음)과의 거리가 게이트 절연막(13)의 두께만큼 감축되어, 동일 구동 전압에서는 더욱 강한 전계의 세기를 얻을 수 있다. 그러므로, 종래와 동일한 세기의 전계를 얻는데는, 종래보다 더 낮은 구동 전압이 요구된다. 따라서, 저전압 구동이 가능하다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법에 있어서, 카운터 전극을 게이트 버스 라인을 형성한 후 게이트 절연막 상부에 형성하므로써, 카운터 전극을 형성하기 위한 식각시 게이트 버스 라인이 카운터 전극을 형성하기 위한 식각 개스로부터 영향을 받지 않는다.
이에따라, 게이트 버스 라인이 부분적으로 유실되거나, 데미지를 입지않아, 배선 저항이 증대되지 않는다.
또한, 카운터 전극이 게이트 절연막 상부에 형성되고, 화소 전극은 보호막 상부에 형성되므로써, 종래의 고개구율 및 고투과율 액정 표시 장치보다 액정층과 가까운 위치에 배치된다. 이에따라, 구동 전압을 종래에 비하여 낮출 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (6)

  1. 선택되는 기판에 카운터 전극과 화소 전극을 모두 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극을 투명한 물질로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 타원형태의 프린지 필드가 형성되도록 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법으로서,
    유리 기판상에 게이트 버스 라인 및 공통 전극선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선이 형성된 유리 기판 상부에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 버스 라인을 포함하는 게이트 절연막의 소정 부분에 채널층을 형성하는 단계;
    상기 채널층의 양측과 오버랩되도록 소오스, 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 공통 전극선의 소정 부분이 노출되도록 게이트 절연막을 식각하는 단계;
    상기 노출된 공통 전극선과 콘택되면서 상기 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 카운터 전극을 형성하는 단계;
    상기 카운터 전극이 형성된 결과물 상부에 보호막을 증착하는 단계;
    상기 드레인 전극의 소정 부분이 노출되도록 보호막을 식각하는 단계; 및
    상기 노출된 드레인 전극과 콘택되면서, 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 상기 보호막 상부에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 전극을 형성하는 단계 이후에, 화소 전극이 형성된 결과물 상부에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법.
  3. 선택되는 기판에 카운터 전극과 화소 전극을 모두 형성하고, 카운터 전극 및 화소 전극을 투명한 물질로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 타원형태의 프린지 필드가 형성되도록 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치의 제조방법으로서,
    유리 기판 표면에 배치된 게이트 버스 라인 및 공통 전극선;
    상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선이 형성된 유리 기판 상부에 피복되는 게이트 절연막;
    상기 게이트 버스 라인의 소정 부분 상에 형성되는 박막 트랜지스터;
    상기 공통 전극선과 접속되면서, 상기 게이트 절연막 상부의 소정 부분에 배치되는 카운터 전극;
    상기 박막 트랜지스터 및 카운터 전극을 덮는 보호막; 및
    상기 박막 트랜지스터의 소정 부분과 콘택되면서, 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 보호막상에 형성되는 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 사각의 플레이트 형상인 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 콤브 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 화소 전극은 콤브 형태를 가지며, 상기 화소 전극 사이를 통하여, 저부의 카운터 전극이 노출되어지는 것을 특징으로 하는 고개구율 및 고투과율을 갖는 액정 표시 장치.
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