KR100543062B1 - 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 도전성 컬러필터를 포함한 COT구조의 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 어레이기판의 화소전극 상부에 도전성 컬러필터가 구성된 구조에 있어서, 이를 4마스크 공정으로 제작한다.
이와 같이 하면, 종래의 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터를 형성하는 공정에 비해 현저히 공정을 단순화 할 수 있으므로, 공정시간 단축과 비용절감에 따른 수율 개선 및 제품의 경쟁력을 향상할 수 있는 장점이 있다.

Description

액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법{A substrate for LCD and method for fabricating of the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 절단하여 도시한 액정표시장치의 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 COT구조 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4a 내지 도 4i와 도 5a 내지 도 5i와 도 6a 내지 도 6i는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ`,Ⅴ-Ⅴ`,Ⅵ-Ⅵ`를 따라 절단하여, 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치의 일부를 도시한 확대 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 기판 102 : 게이트 배선
106 : 게이트 패드 122 : 데이터 패드
124 : 데이터 배선 130a,b,c : 컬러필터
138 : 소스 전극 140 : 드레인 전극
152, 158 : 컬러필터 패턴
160 : 화소 전극 162 : 게이트 패드 단자
164 : 데이터 패드 단자
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 도전성 컬러필터를 포함하는 COT(color filter on TFT)구조 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 것으로, 전계가 인가되면 액정의 배열이 달라지고 달라진 액정의 배열 방향에 따라 빛이 투과되는 특성 또한 달라진다.
일반적으로, 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 서브 컬러필터(8)와 각 서브 컬러필터(8)사이에 구성된 블랙 매트릭스(6)를 포함하는 컬러필터(7)와 상기 컬러필터(7)의 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)이 정의되고 화소영역에는 화소전극(17)과 스위칭소자(T)가 구성되며, 화소영역(P)의 주변으로 어레이배선이 형성된 하부기판(22)과, 상부기판(5)과 하부기판(22) 사이에는 액정(14)이 충진되어 있다.
상기 하부기판(22)은 어레이기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이 투명한 화소전극(17)이 형성된다.
상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성금속을 사용한다.
상기 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(C)가 게이트 배선(13)의 상부에 구성되며, 스토리지 캐패시터(C)의 제 1 전극으로 게이트 배선(13)의 일부를 사용하고, 제 2 전극으로 소스 및 드레인 전극과 동일층 동일물질로 형성된 섬형상의 금속층(30)을 사용한다.
이때, 상기 섬형상의 금속층(30)은 화소전극(17)과 접촉되어 화소전극의 신호를 받도록 구성된다.
전술한 바와 같이 상부 컬러필터 기판(5)과 하부 어레이기판(22)을 합착하여액정패널을 제작하는 경우에는, 컬러필터 기판(5)과 어레이기판(22)의 합착 오차에 의한 빛샘 불량 등이 발생할 확률이 매우 높다.
이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 단면도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 어레이기판인 제 1 기판(22)과 컬러필터 기판인 제 2 기판(5)이 이격되어 구성되고, 제 1 및 제 2 기판(22,5)의 사이에는 액정층(14)이 위치한다.
어레이기판(22)의 상부에는 게이트 전극(32)과 액티브층(34)과 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)을 포함하는 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에는 이를 보호하는 보호막(40)이 구성된다.
화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(38)과 접촉하는 투명 화소전극(17)이 구성되고, 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(C)가 게이트 배선(13)의 상부에 구성된다.
상기 상부 기판(5)에는 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)과 박막트랜지스터(T)에 대응하여 블랙매트릭스(6)가 구성되고, 하부 기판(22)의 화소영역(P)에 대응하여 컬러필터(7a,7b,7c)가 구성된다.
이때, 일반적인 어레이기판의 구성은 수직 크로스토크(cross talk)를 방지하기 위해 데이터 배선(15)과 화소 전극(17)을 일정 간격(A) 이격 하여 구성하게 되고, 게이트 배선(13)과 화소 전극 또한 일정간격(B) 이격 하여 구성하게 된다.
데이터 배선(15) 및 게이트 배선(13)과 화소 전극(17) 사이의 이격된 공간(A,B)은 빛샘 현상이 발생하는 영역이기 때문에, 상부 컬러필터기판(5)에 구성 한 블랙 매트릭스(black matrix)(6)가 이 부분을 가려주는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에 구성된 블랙매트릭스(6)는 외부에서 조사된 빛이 보호막(40)을 지나 액티브층(34)에 영향을 주지 않도록 하기 위해 빛을 차단하는 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 액정패널은, 상기 하부 기판인 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러 필터 기판를 제작하는데 다수의 공정이 필요하다.
즉, 상기 박막트랜지스터 어레이부를 형성하기 위한 마스크 공정은 아래와 같다.
제 1 마스크 공정으로, 상기 게이트 전극과 게이트 배선을 형성한다.
제 2 마스크 공정으로, 상기 액티브층과 오믹 콘택층을 형성한다.
제 3 마스크 공정으로, 상기 소스 및 드레인 전극을 형성한다.
제 4 마스크 공정으로, 상기 보호막을 패턴하여 드레인 전극을 노출한다.
제 5 마스크 공정으로, 상기 화소전극을 형성한다.
이상, 대략적으로 5마스크 공정을 통해 박막트랜지스터 어레이부를 제작할 수 있다.
상기 컬러필터 기판을 제작하는 마스크 공정을 아래와 같다.
제 1 마스크 공정으로, 상기 블랙매트릭스를 형성한다.
제 2 마스크 공정으로, 적색과 녹색과 청색에 해당하는 컬러필터를 각각 패턴한다. 이때, 상기 적색과 녹색과 청색의 컬러필터를 노광하는데는 하나의 마스크를 사용할 수 있다.
따라서, 대략 7 마스크 공정을 통해 액정패널을 제작할 수 있다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 종래의 제조공정을 줄이고, 상판 구조를 단순화하기 위해, 상기 컬러필터를 하부 기판에 구성하고 이를 포함한 박막트랜지스터 어레이부의 공정을 4마스크 공정으로 제작한 어레이기판의 구성과 방법을 제안한다.
이와 같은 방법은, 첫째 상부기판의 구성을 블랙매트릭스와 공통전극으로 단순화 할 수 있으므로 공정 중 발생할 수 있는 불량을 상당히 줄일 수 있는 장점이 있다.
둘째, 상기 컬러필터를 포함한 하부 기판의 제조공정을 4 마스크 공정으로 진행할 수 있으므로, 종래에 비해 공정 시간을 단축할 수 있고 이에 따른 재료비용 등을 절감할 수 있으므로, 수율개선과 함께 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트 랜지스터와; 상기 드레인 전극과 연결되면서 화소영역에 구성된 투명한 화소전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 투명 게이트 패드 단자와, 상기 데이터 패드와 접촉하는 투명 데이터 패드 단자와; 상기 화소전극의 상부에 구성된 도전성 컬러필터와, 상기 게이트 패드 단자와 데이터 패드 단자에 각각 구성된 컬러 필터 패턴을 포함한다.
상기 화소 전극은 상기 게이트 배선의 일부 상부로 연장되고, 연장된 부분을 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부가 더욱 구성된다.
상기 도전성 컬러필터는 도전성 폴리머 또는 도전성 금속 이온을 혼합하여 형성한다.이때, 상기 도전성 컬러필터는 200E6Ωcm ~ 3000E6Ωcm 의 저항값 가진다.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과 이에 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선과 연결된 소스 전극과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극의 하부에 액티브층을 동시에 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극이 형성된 기판의 전면에 보호막을 형성하고 패턴하여, 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀과, 상기 게이트 패드의 일부를 노출하는 게이트패드 콘택홀과, 상기 데이터 패드의 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 보호막이 형성된 기판의 전면에 투명 전극층을 형성하는 단계와; 상기 화 소영역과 게이트 패드와 데이트 패드에 대응하는 투명 전극층의 상부에 각각 도전성 컬필터와 제 1 및 제 2 도전성 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와; 상기 도전성 컬러필터와 제 1 및 제 2 도전성 컬러필터 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기투명전극층을 제거하여, 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 게이트 패드 단자와 상기 데이터 패드와 접촉하는 데이터 패드 단자를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 소스 및 드레인 전극과 액티브층과 데이터 배선과 데이터 패드를 동시에 형성하는 단계는, 상기 게이트 배선과 게이트 전극이 형성된 기판의 전면에 제 1 절연막과 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층과 금속층을 적층하는 단계와; 상기 금속층 상부에 포토레지스트층을 형성하고, 포토 레지스트층과 이격된 상부에 투과부의 차단부와 반투과부로 구성된 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크의 상부에 빛을 조사하여 하부의 포토레지스트층을 노광하고 현상하여, 상기 게이트 전극 상부에 서로 다른 높이로 패턴된 제 1 포토패턴과, 상기 게이트 배선과는 수직한 형상으로 제 2 포토패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토패턴 사이로 노출된 금속층과 하부의 불순물 비정질 실리콘층과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층을 제거하여, 데이터 배선과 이에 연장된 소스-드레인 전극층과, 소스-드레인 전극층의 하부에 제 1 반도체층과 제 1 반도체층에서 상기 데이터 배선의 하부로 연장된 제 2 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토 패턴을 애싱하는 공정을 진행하여, 상기 소스-드레인 전극층의 중앙부를 노출하는 단계와; 상기 노출된 소스 드레인 전극층을 식각하여 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치는 서로 소정간격 이격하여 구성된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 드레인 전극과 연결되면서 화소영역에 구성된 투명한 화소전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 투명 게이트 패드 단자와, 상기 데이터 패드와 접촉하는 투명 데이터 패드 단자와; 상기 화소전극의 상부에 구성된 도전성 컬러필터와, 상기 게이트 패드 단자와 데이터 패드 단자의 상부에 각각 구성된 제 1 및 제 2 컬러 필터 패턴과; 상기 제 2 기판의 마주 보는 일면에, 상기 박막트랜지스터와 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 형성된 블랙 매트릭스와; 상기 블랙매트릭스가 형성된 제 2 기판의 전면에 구성된 투명한 공통 전극을 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명은 어레이기판의 상부에 도전성물질을 혼합한 컬러필터를 형성하고, 이를 포함한 박막트랜지스터 어레이부의 형성을 4마스크 공정으로 실현하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 구성을 개략적으로 도 시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 기판(100)상에 일 방향으로 연장되고 서로 평행하게 이격된 다수의 게이트 배선(102)과 게이트 배선(102)의 끝단에 게이트 패드(106)를 구성하고, 게이트 배선(106)과 수직하게 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하고 일 끝단에 데이터 패드(122)를 포함하는 다수의 데이터 배선(124)을 구성한다.
상기 게이트 패드(106)와 데이터 패드(122)의 상부에는 게이트 패드 단자(162)과 컬러필터 패턴(156)이, 데이터 패드 단자(164)와 컬러필터 패턴(158)이 각각 적층되어 구성된다.
상기 게이트 배선(102)과 데이터 배선(124)이 교차하는 지점에는 게이트 전극(104)과 액티브층(132a)과 소스 및 드레인 전극(138,140)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
상기 두 배선(102,124)이 교차하여 정의되는 영역(P)에는 드레인 전극(138)과 접촉하는 화소전극(160)과, 화소전극의 상부에는 도전성 컬러필터(154a,154b)를 구성한다. 상기 도전성 컬러필터(154a,154b)는 적색과 녹색과 청색에 해당하는 컬러필터가 각 화소영역(P)에 대응하여 순서대로 구성되도록 한다.
상기 게이트 배선(102)의 상부에는 보조 용량부(CST)가 구성되며, 상기 게이트 배선(102)을 제 1 전극으로 하고, 상기 게이트 배선이 일부로 연장된 화소전극의 연장부(편의상 부호 표기하지 않음)를 제 2 전극으로 한다.
전술한 바와 같은 구성은, 상기 도전성 컬러필터(154a,b)를 통해 화소전극(160)의 전압이 상부에 위치하는 액정층(미도시)에 인가되도록 하여 도전성 컬러필터의 전면에 위치한 액정이 스위칭 되도록 한다.
전술한 바와 같은 구성의 특징은 상기 소스 및 드레인 전극(138,140)과 데이터 패드(122) 및 데이터 배선(124)과 액티브층(132a)을 동시에 구성하고, 상기 도전성 컬러필터를 마스크로 하여, 화소전극(160)과, 게이트 패드 단자(162)와 데이터 패드 단자(164)를 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 4a 내지 도 4i와 도 5a 내지 도 5i와 도 6a 내지 도 6i를 참조하여, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.
도 4a 내지 도 4i와 도 5a 내지 도 5i와 도 6a 내지 도 6i는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ`,Ⅴ-Ⅴ`,Ⅵ-Ⅵ`을 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.(도 3의 Ⅳ-Ⅳ`는 박막트랜지스터와 화소부의 절단면이고,Ⅴ-Ⅴ`는 게이트 패드부의 절단면이고, Ⅵ-Ⅵ`은 데이터 패드부의 절단면이다.)
도 4a와 도 5a와 도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 박막트랜지스터 영역(T)과 화소영역(P)과 데이터 영역(D)과 게이트 영역(G)을 정의한다.
상기 다수의 영역(D,T,P,G)이 정의된 기판(100)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 제 1 마스크 공정으로 패턴하여, 일 끝단에 게이트 패드(106)를 포함한 게이트 배선(102)과 게이트 전극(104)을 형성한다.
다음으로, 도 4b와 도 5b와 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(104)과 게이트 전극(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 제 1 절연층인 게이트 절연막(108)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(108)상에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)층(110)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)층(112)과 제 2 금속층(114)을 순차적으로 형성한다. 연속하여, 상기 제 2 금속층(114)의 상부에 포토레지스트를 도포하여 PR층(116)을 형성한다.
이때, 상기 제 2 금속층(114)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd)을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성할 수 있다.
연속하여, 상기 기판(100)과 이격된 상부에 투과부(A)와 차단부(B)와 반투과부(C)로 구성된 마스크(M)를 위치시킨다.
이때, 상기 차단부(B)는 데이터 영역(D)과 박막트랜지스터 영역(T)에 대응하고, 상기 반투과부(C)는 상기 박막트랜지스터 영역(T)의 일부에 대응하고, 상기 투과부(A)는 화소영역(P)과 게이트 영역(G)에 대응하도록 구성한다.
상기 마스크(M)의 상부로 빛을 조사하여 하부의 PR층을 노광하고 현상하게 되면, 도 4c와 도 5c와 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 영역(T)에 대응하여 높아가 다른 PR패턴(120a)이 남게 되고, 상기 데이터 영역(D)에는 원래 도포된 높이 그대로의 PR패턴(120b)이 남게 된다.
상기 박막트랜지스터 영역(T)에 대응한 부분의 PR패턴(120a)의 높이가 서로 다른 이유는, 상기 마스크(M)의 반투과부(C)에 대응한 부분이 상부로부터 일부만 노광되고 현상되었기 때문이다.
연속하여, 상기 패턴된 PR층(120a,120b)사이로 노출된 하부의 제 2 금속층(114)과 불순물 비정질 실리콘층(112)과 순수 비정질 실리콘층(110)을 제거하는 공정을 진행하면, 도4d와 도 5d와 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 패턴된 PR층(120a,120b)의 하부에 구성되고, 상기 데이터 영역(D)에 대응하여 일 끝단에 데이터 패드(122)를 포함하는 데이터 배선(124)과, 상기 데이터 배선(124)과 연결되면서 상기 박막트랜지스터 영역(T)에 섬형상으로 구성된 소스-드레인 전극층(126)을 형성한다.
동시에, 상기 데이터 패드(122)및 데이터 배선(124)의 하부에는 제 1 반도체 패턴(130)이 구성되고, 제 1 반도체 패턴(130)에서 상기 소스-드레인 전극층(126)의 하부로 연장된 제 2 반도체 패턴(132)이 구성된다.
각각은 패턴된 순수 비정질 실리콘층(130a,132a)과 불순물 비정질 실리콘층(130b,132b)이 적층된 형상이다.
다음으로, 도 4e와 도 5e와 도 6e에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터에 구성되는 액티브 채널층을 노출하기 위한 전단계인 PR패턴을 식각하는 애싱공정을 나타낸 도면이다.
상기 마스크의 반투과부에 대응하여 일부만 노광된 부분은 이후 형성되는 액티브 채널에 대응하는 부분(E)이며, 일차로 이를 제거하기 위한 애싱공정(ashing processing)을 진행하게 된다. 상기 애싱공정은 일종의 건식식각 공정과 같으며, 상기 액티브 채널층에 대응하는 부분(E)의 PR패턴의 높이만큼 PR패턴이 전체적으로 제거된다.
상기 애싱공정을 통해 전체적으로 낮아진 PR패턴(136a,136b)의 주변(F)으로 상기 데이터 패드(123)를 포함하는 데이터 배선(124)과 소스-드레인 전극층(126)이 노출되는 현상이 필연적으로 발생하게 된다.
상기 PR패턴을 애싱하는 공정이 완료되면, 상기 액티브채널층(E)에 대응하여 노출된 소스-드레인 전극층(126)과 그 하부의 비정질 실리콘층(132b)을 제거하는 공정을 진행하고, 상기 남겨진 PR 패턴을 제거한다.
이때, 상기 PR패턴(136a,136b)의 주변(F)으로 노출된 금속층과 그 하부의 비정질 실리콘층 또한 제거된다.
이와 같은 공정을 완료하면 결과적으로, 도 4f와 도 5f와 도 6f에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 영역(T)에 대응하여 서로 소정간격 이격되어 액티브 채널층(CH)을 노출하는 소스 전극(138)과 드레인 전극(140)과, 소스 전극(138)에서 연장되고 일 끝단에 데이터 패드(122)를 포함하는 데이터 배선(124)을 형성할 수 있다.
상기 각 구성요소의 주변으로는 필연적으로 순수 비정질 실리콘층( 130a,132b)이 노출된 형상이 된다.
이때, 상기 박막트랜지스터 영역(T)에 대응하여 구성된 순수 비정질 실리콘층(132a)을 액티브층(active layer)이라 하고, 그 상부의 불순물 비정질 실리콘층(132b)을 오믹 콘택층(ohmic contact layer)이라 한다.
이상과 같이, 도 4a내지 도 4f와 도 5a 내지 도 5f와 도 6a 내지 도 6f를 통한 제 2 마스크 공정으로 박막트랜지스터 어레이부를 형성하는 공정이 완료되었다.
다음으로, 도 4g와 도 5g와 도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(138,140)과 데이터 배선(124)과 데이터 패드(122)가 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)또는 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 보호막(142)을 형성한 후 이를 3마스크 공정으로 패턴하여, 상기 드레인 전극(138)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(146)과, 상기 게이트 패드(106)와 데이터 패드(122)를 각각 노출하는 게이트 패드 콘택홀(148)과 데이터 패드 콘택홀(150)을 형성한다.
다음으로, 도 4h와 도 5h와 도 6h에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(142)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함한 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여 투명전극층(152)을 형성한다.
연속하여, 상기 투명전극층(152)의 상부에 도전성 컬러 수지를 도포하고 패턴하여, 상기 다수의 화소영역(P)에 대응하는 기판의 상부에 적색과 녹색과 청색의 도전성 컬러필터(154a)를 순서대로 형성하고, 동시에 상기 게이트 패드(106)와 데이터 패드(122)의 상부에도 각각 컬러필터 패턴(156,158)을 형성한다.
이때, 상기 컬러수지에는 고분자 타입의 도전성폴리머 또는 특수한 방법(예를 들면 솔젤(sol-gel)법)을 통해 액체로 제조한 도전성 물질을 혼합하는 방법을 사용한다.
이러한 도전성 컬러필터는 200E6Ωcm ~ 3000E6Ωcm 이하의 저항값을 가지도록 해야 한다.
상기 각 도전성 컬러필터 사이로 노출된 하부의 투명전극층(152)을 제거하게 되면, 도 4i와 도 5i와 도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 전극(140)과 접촉하면서 화소영역(P)상에 구성된 화소전극(160)과, 상기 게이트 패드(106)와 접촉하는 섬 형상의 게이트 패드 단자(162)와, 상기 데이터 패드(122)와 접촉하는 섬형상의 데이터 패드 단자(164)를 형성할 수 있게 된다.
전술한 구성에서, 상기 화소전극(160)은 상기 게이트 배선(102)의 일부 상부로 연장하여 형성하고, 연장된 부분을 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선(102)을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부(CST)가 형성된다.
전술한 바와 같은 4 공정을 통해 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
이하, 도 7은 전술한 바와 같이 제작된 하부기판을 포함한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(199)는 전술한 바와 같이 구성된 박막트랜지스터 어레이 기판(100)과, 블랙매트릭스(202)와 공통전극(204)이 형성된 상부 기판(200)을 합착하여 제작한다.
상기 박막트랜지스터 어레이부의 공정을 다시 한면 요약하면, 도시한 바와 같이, 제 1 마스크 공정으로 기판(100)상에 게이트 전극(104)과 게이트 배선(102) 을 구성한다.
제 2 마스크 공정으로, 상기 게이트 전극(104)상부에 액티브층(132a)과 소스 전극과 드레인 전극(138,140)을 형성한다.
제 3 마스크 공정으로, 보호막을 패턴하는 공정을 진행한다.
제 4 마스크 공정으로 상기 화소전극(160)과 도전성 컬러필터(152b)를 형성한다.
상기 상부 기판(100)의 진행되는 마스크 공정은, 상기 블랙매트릭스(202)를 형성할 때 제 1 마스크 공정이 필요하다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 박막트랜지스터 어레이부와 컬러필터와 상부기판의 블랙매트릭스를 형성하는 공정을 포함하여 대략 5마스크 공정으로 형성할 수 있다.
따라서, 종래에 비해 공정을 단순화하는 장점이 있다.
전술한 바와 같은 공정으로 제작되는 본 발명에 따른 액정표시장치는 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터를 4마스크 공정으로 형성할 수 있으므로,
첫째 상부기판의 구성을 블랙매트릭스와 공통전극으로 단순화 할 수 있으므로 공정 중 발생할 수 있는 불량을 상당히 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 상기 컬러필터를 포함한 하부 기판의 제조공정을 4 마스크 공정으로 진행할 수 있으므로, 종래에 비해 공정 시간을 단축할 수 있고 이에 따른 재료비용 등을 절감할 수 있으므로, 수율개선과 함께 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 기판 상에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터 상에 콘택홀을 가지는 보호막과;
    상기 보호막에 형성된 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되면서 화소영역에 구성된 투명한 화소전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 투명 게이트 패드 단자와, 상기 데이터 패드와 접촉하는 투명 데이터 패드 단자와;
    상기 화소전극의 상부에 구성된 도전성 컬러필터와, 상기 게이트 패드 단자와 데이터 패드 단자에 각각 구성된 도전성 컬러 필터 패턴
    을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 게이트 배선의 일부 상부로 연장되고, 연장된 부분을 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부가 더욱 구성된 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 컬러필터는 도전성 폴리머 또는 도전성 금속 이온을 혼합한 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 컬러필터는 200E6Ωcm ~ 3000E6Ωcm 의 저항값을 가지는 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 기판 상에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과 이에 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과, 상기 데이터 배선과 연결된 소스 전극과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극의 하부에 액티브층을 동시에 형성하는 단계와;
    상기 소스 및 드레인 전극이 형성된 기판의 전면에 보호막을 형성하고 패턴하여, 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀과, 상기 게이트 패드의 일부를 노출하는 게이트패드 콘택홀과, 상기 데이터 패드의 일부를 노출하는 데이 터 패드 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 보호막이 형성된 기판의 전면에 투명 전극층을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역과 게이트 패드와 데이트 패드에 대응하는 투명 전극층의 상부에 각각 도전성 컬러필터와 제 1 및 제 2 도전성 컬러필터 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 컬러필터와 제 1 및 제 2 컬러필터 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기투명전극층을 제거하여, 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 게이트 패드 단자와 상기 데이터 패드와 접촉하는 데이터 패드 단자를 형성하는 단계;
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 화소 전극을 상기 게이트 배선의 일부 상부로 연장하고, 연장된 부분을 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 컬러필터는 도전성 폴리머 또는 도전성 금속 이온을 혼합한 컬 러 수지로 형성되는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전성 컬러필터는 200E6Ωcm ~ 3000E6Ωcm 의 저항값을 가지는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 소스 및 드레인 전극과 액티브층과 데이터 배선과 데이터 패드를 동시에 형성하는 단계는,
    상기 게이트 배선과 게이트 전극이 형성된 기판의 전면에 제 1 절연막과 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층과 금속층을 적층하는 단계와;
    상기 금속층 상부에 포토레지스트층을 형성하고, 포토 레지스트층과 이격된 상부에 투과부의 차단부와 반투과부로 구성된 마스크를 위치시키는 단계와;
    상기 마스크의 상부에 빛을 조사하여 하부의 포토레지스트층을 노광하고 현상하여, 상기 게이트 전극 상부에 서로 다른 높이로 패턴된 제 1 포토패턴과, 상기 게이트 배선과는 수직한 형상으로 제 2 포토패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 포토패턴 사이로 노출된 금속층과 하부의 불순물 비정질 실리콘층과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층을 제거하여, 데이터 배선과 이에 연장 된 소스-드레인 전극층과, 소스-드레인 전극층의 하부에 제 1 반도체층과 제 1 반도체층에서 상기 데이터 배선의 하부로 연장된 제 2 반도체층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 포토 패턴을 애싱하는 공정을 진행하여, 상기 소스-드레인 전극층의 중앙부를 노출하는 단계와;
    상기 노출된 소스 드레인 전극층을 식각하여 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  10. 서로 소정간격 이격하여 구성된 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판의 마주보는 일면에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과;
    상기 게이트 배선과 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하고, 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와;
    상기 드레인 전극과 연결되면서 화소영역에 구성된 투명한 화소전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 투명 게이트 패드 단자와, 상기 데이터 패드와 접촉하는 투명 데이터 패드 단자와;
    상기 화소전극의 상부에 구성된 도전성 컬러필터와, 상기 게이트 패드 단자와 데이터 패드 단자의 상부에 각각 구성된 제 1 및 제 2 컬러 필터 패턴과;
    상기 제 2 기판의 마주 보는 일면에, 상기 박막트랜지스터와 게이트 배선과 데이터 배선에 대응하여 형성된 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙매트릭스가 형성된 제 2 기판의 전면에 구성된 투명한 공통 전극
    을 포함하는 액정표시장치.
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