KR100466392B1 - 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 투명성 절연기판상에 게이트을 형성하고 이와 병행하여 공통라인을 형성하는 제 1마스크 단계; 상기 게이트와 공통라인이 형성된 투명성 절연기판상에 게이트 절연막과 액티브층을 형성하는 제 2마스크 단계; 상기 액티브층상에 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 형성하고, 이와 병행하여 1차 화소전극을 형성하는 제 3마스크 단계; 상기 소오스/드레인 전극 및 1차 화소전극을 포함하여 투명성 절연기판 전면상에 보호막을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 공통라인을 노출시키는 비아홀을 형성하는 제 4마스크 단계; 및 상기 비아홀을 포함한 보호막상에 2차 화소전극을 형성하여 상기 공통라인과 콘택시키는 제 5마스크 단계를 포함하며, 마스크 공정수를 줄여 제조수율을 높이고 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 공통전극과 연결되는 ITO전극을 보호막상에 형성시키므로써 종래 게이트-공통전극 하부에 형성시 ITO전극에 의한 게이트-공통전극의 쇼트성 불량을 줄일 수 있는 것이다.

Description

프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING FRINGE FIELD SWITCHING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크 공정수 감소와 제조수율을 높일 수 있는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 인플레인 스위칭 액정표시장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안된 것이다.
이러한 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 1차 화소전극과 2차 화소전극을 투명 전도체로 형성하면서, 1차 화소전극과 2차 화소전극과의 간격을 상,하기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 1차 화소전극과 2차 화소전극 상부에 프린지 필드(fringe filed)가 형성되도록 하는 것이다.
종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 편의상 도면에는 기판을 양분하여 도시하였으며 도면의 좌측은 1차 및 2차 화소전극등이 형성되는 화소부를, 도면의 우측은 스위칭 소자가 형성되는 박막트랜지스터부를 각각 나타낸다.
종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저, 기판(100)상에 1차 화소전극(102)을 형성하는데 투명전도체인 ITO를 사용하여 1차 화소전극(102)을 형성한다.
그 다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)상에 게이트용 금속층을 증착한 다음, 패터닝하여 게이트(104)를 형성한다. 게이트용 금속으로는 전기전도성이 우수한 금속을 사용한다.
이어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 게이트(104)가 형성된 기판(100)상에 게이트 절연막(108)을 비롯한 채널층(110)과 오믹층(112)을 형성한다. 여기서, 게이트 절연막(108)은 이중막으로서 실리콘질화물(106)과 실리콘산화물(107)로 구성하고, 채널층(110)과 오믹층(112)은 비정질 실리콘으로 형성하는데, 특히 오믹층(112)은 도핑된 비정질 실리콘을 사용한다.
이어, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 결과물상에 데이터 라인(114)으로부터 신장된 소오스/드레인 전극(114a)(114b)을 형성한다. 이때, 소오스/드레인 전극(114a)(114b)을 형성시 채널영영이 확보된다.
그런 다음, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 소오스전극(114a)과 하기 2차 화소전극(118)을 연결시키는 비아홀(117)을 형성하고, 마지막으로, 도 1f에 도시된 바와 같이, 2차 화소전극(118)을 형성한다, 그리하면, 도 1g에 도시된 바와 같이, 프린지 필드 스위칭 액정표시장치중 하부기판이 6 마스크 공정에 의하여 완성하게 된다.
그러나, 위와 같은 종래 기술에 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법은 총 6회의 마스크 공정이 필요한 바, 각각 하나의 마스크 공정은 그 자체로서도 세정공정, 노광공정, 현상공정 등을 포함하고 있어서 장시간의 제조공정, 제조단가 상승, 낮은 제조수율 등의 문제점이 있다.
이에, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 마스크 공정수 감소와 제조수율을 높일 수 있는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.
도 1a 내지 1f는 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 1g는 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 의한 하부기판의 평면도.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 2f는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 의한 하부기판의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200; 기판 202; 공통라인
204; 게이트 206; SiON
207; SiNx 208; 게이트 절연막
210; 채널층 212; 오믹층
214; 데이터 라인 215; 1차 화소전극
216; 보호막 217; 비아홀
218; 2차 화소전극 220; 박막트랜지스터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는, 투명성 절연기판상에 게이트을 형성하고 이와 병행하여 공통라인을 형성하는 제 1마스크 단계; 상기 게이트와 공통라인이 형성된 투명성 절연기판상에 게이트 절연막과 액티브층을 형성하는 제 2마스크 단계; 상기 액티브층상에 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인을 형성하고, 이와 병행하여 1차 화소전극을 형성하는 제 3마스크 단계; 상기 소오스/드레인 전극 및 1차 화소전극을 포함하여 투명성 절연기판 전면상에 보호막을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 공통라인을 노출시키는 비아홀을 형성하는 제 4마스크 단계; 및 상기 비아홀을 포함한 보호막상에 2차 화소전극을 형성하여 상기 공통라인과 콘택시키는 제 5마스크 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
여기에서도, 편의상 도면에는 기판을 양분하여 도시하였으며 도면의 좌측은 1차 및 2차 화소전극등이 형성되는 화소부를, 도면의 우측은 스위칭 소자가 형성되는 박막트랜지스터부를 각각 나타낸다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이고, 도 2f는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 의한 하부기판의 평면도이다.
본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법은, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명성 절연기판(200)상에 게이트(204)를 형성하고, 이와 병행하여 공통라인(202)을 형성한다(제 1 마스크 공정). 이때, 상기 게이트(204)는 몰리브덴-텅스텐 합금 또는 알루미늄계열 금속을 사용하며, 몰리브덴을 버퍼금속으로 사용한다. 이때, 상기 공통라인(202)의 경우에도 상기 게이트 (204) 형성시 사용하던 몰리브덴-텅스텐 합금 또는 알루미늄계열 금속을 사용한다.
그 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트(204)와 공통라인(202)이 형성된 기판(200)상에 게이트 절연막(208), 채널층(210) 및 오믹층(212)을 형성한다(제 2 마스크 공정). 이때, 상기 게이트 절연막(208)은 실리콘질화물 SiNx(206) 또는 실리콘산화물 SiON(207) 등을 사용하여 단일막으로 형성할 수도 있고, 본 발명의 예에서와 같이, 상기 실리콘질화물 SiNx(207) 및 실리콘산화물 SiON(206)의 이중막으로 형성할 수도 있다.
한편, 상기 채널층(210) 및 오믹층(212)은 비정질 실리콘으로 형성하는데, 특히, 상기 오믹층(212)은 도핑된 비정질 실리콘으로 형성한다. 이때, 상기 채널층(210) 및 오믹층(212), 즉 활성층(213)은 비정질 실리콘 이외에 결정질 실리콘을 포함하여 형성할 수도 있으며, 단결정질 또는 다결정질 실리콘으로도 형성할수도 있다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(213) 상부에 소오스/드레인 전극(214a)(214b)을 형성한다(제 3 마스크 공정). 상기 소오스/드레인 전극(214a)(214b)은 데이터 라인(214)으로부터 신장되는 것으로, 몰리브덴으로 형성하거나, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴으로 형성하거나, 크롬으로 형성한다. 이때, 상기 소오스 전극 일부를 슬릿형의 1차 화소전극(215)으로 패터닝한다. 상기 슬릿 사이의 간격과 슬릿 선폭은 개구율을 고려하여 임의대로 조정할 수 있는 바, 개구율을 높이려면 슬릿 선폭을 줄이고 슬릿 간격은 증가시킨다.
그 다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인 전극(214a)(214b) 및 1차 화소전극(215)이 형성된 기판(200) 전면상에 보호막(216)을 형성하고 상기 보호막(216) 일부를 패터닝하여 비아홀(217)을 형성한다(제 4 마스크 공정). 상기 비아홀(217)은 상기 공통라인(202)과 하기 2차 화소전극(2180을 콘택시키는 역할을 담당한다.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(216)상에 2차 화소전극(218)을 형성한다(제 5 마스크 공정). 상기 2차 화소전극(218)은 투명성 도전체로 형성하는데, 구체적으로는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 사용하여 투과율을 높인다. 이때, 상기 2차 화소전극(218)의 경우도 상기 1차 화소전극(215)과 마찬가지로 슬릿형으로 형성한다. 또한, 이미 상술한 바와 같이, 상기 2차 화소전극(218)은 비아홀(217)을 경유하여 상기 공통라인(202)과 콘택된다. 도면부호 220은 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 나타낸다.
상기와 같은 단계를 거치면, 도 2f에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터(220)를 스위칭 소자로 구비한 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 하부기판이 완성되는데, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치에 있어서는 제 2 마스크 공정에서 1차 화소전극(215)을 소오스/드레인 전극(214a)(214b) 형성함과 동시에 형성하며, ITO 화소전극(218;2차 화소전극)을 보호막 상부(216)에 형성하므로써 상기 ITO 화소전극(218)에 의한 게이트(204)-공통라인(202)의 쇼트가 방지된다. 그리고, 상기 1차 화소전극(215)과 공통라인(202)이 중첩되어 커패시턴스를 이룬다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 마스크 공정수를 줄여 제조수율을 높이고 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 공통전극과 연결되는 ITO전극을 보호막상에 형성시키므로써 종래 게이트-공통전극 하부에 형성시 ITO전극에 의한 게이트-공통전극의 쇼트성 불량을 줄일 수 있는 효과도 아울러 가지고 있다.

Claims (5)

  1. 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    투명성 절연기판 상에 게이트을 형성하고 이와 병행하여 공통라인을 형성하는 제 1마스크 단계;
    상기 게이트와 공통라인이 형성된 투명성 절연기판 상에 게이트 절연막을 혀성하고 나서, 액티브층을 패터닝하는 제 2마스크 단계;
    상기 액티브층 상에 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인 및 1차 화소전극을 형성하는 제 3마스크 단계;
    상기 소오스/드레인 전극 및 1차 화소전극을 포함하여 투명성 절연기판 전면상에 보호막을 형성하고 이를 패터닝하여 상기 공통라인을 노출시키는 비아홀을 형성하는 제 4마스크 단계; 및
    상기 비아홀을 포함한 보호막 상에 상기 공통라인과 콘택되는 2차 화소전극을 형성하는 제 5마스크 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 화소전극은 소오스/드레인 전극용 금속을 사용하여 형성하며, 상기 2차 화소전극은 ITO 또는 IZO로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트는 몰리브덴-텅스텐 합금 또는 알루미늄계열 금속을 사용하며, 몰리브덴을 버퍼금속으로 사용하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막은 SiNx 또는 SiON의 단일막으로 형성하거나, 또는 SiNx 및 SiON의 이중막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소오스/드레인 전극은 몰리브덴으로 형성하거나, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴으로 형성하거나, 또는 크롬으로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 액정표시장치의 제조방법.
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