KR100590929B1 - 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관해 개시한 것으로서, 한쌍의 상판 및 하판과, 하판 상에 형성된 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터 구조를 덮는 제 1보호막과, 제 1보호막 위에 형성된 소정 형상의 컬러필터와, 컬러필터 구조 상부에 형성되며 외부환경으로부터 상기 컬러필터를 보호하기 위한 제 2보호막과, 제 1및 제 2보호막에 형성되며 드레인전극을 노출시키는 개구부와, 개구부를 덮는 화소 전극과, 화소 전극 구조 위에 형성되며 박막 트랜지스터에 빛에 의한 누설 전류를 차단시키는 차광막과, 상기 결과의 상판 및 하판 사이에 주입된 액정을 포함한다.

Description

액정표시장치 및 그 제조 방법{liquid crystal display and fabricating method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 하판의 레이아웃도.
도 2는 도 1의 A-B선의 절단면을 보인 공정단면도.
도 3은 도 1의 C-D선의 절단면을 보인 공정단면도.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 E-F선의 절단면을 보인 공정단면도.
도 5는 도 1의 G-H선의 절단면을 보인 공정단면도.
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 컬러필터가 하판에 구비된 액정표시장치에 있어서, 생산 비용을 절감하면서 제조 공정을 단순화할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 액정표시장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor:이하, TFT라 칭함) 및 화소 전극이 구비된 하판과, 컬러필터, 블랙 매트릭스 및 공통 전극이 구비된 상판과, 상판 및 하판 사이에 개재되는 액정으로 이루어진다.(미도시)
그러나, 상기 구조를 가진 액정표시장치에서, 상기 상판과 하판을 협착하는 과정에서 상판과 하판 사이에 오정렬이 발생될 우려가 있으며, 상기 오정렬에 의해 블랙 매트릭스의 마진이 커져 개구율 및 화면 훔위에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 하판 위에 직접 컬러필터가 형성된 액정표시장치가 채택되었다.
상기 구조의 액정표시장치는, 하판에 TFT, 화소 전극 및 컬러필터를 차례로 형성한 다음, 폴리이미드 코팅 등의 셀 공정, 즉 상하판 협착 공정을 진행하는 순서로 제조된다. 그러나, 양기판을 합착할 경우, 컬러필터 형성용 레진 내의 안료 성분이 액정에 녹아들어가게 되어 액정의 VHR(Voltage Holding Ratio)특성을 저하시킬 수 있으며, 또한 화소전극용 ITO 식각 시 식각액으로 인한 손상 등의 문제가 발생된다.
따라서, 이러한 종래 기술에 대한 보완책으로서, 컬러필터 상부에 컬러필터 보호막으로서 유기절연막을 사용하게 되는데, 상기 유기절연막 사용에 따라 생산 단가가 높아질 뿐만 아니라 노광 공정이 추가됨에 따라 공정 수가 증가되는 단점이 있다. 또한, 유기절연막의 노광 후에도 비아홀 부분에 스컴(sccm) 등이 잔류하게 되어 이 후 픽셀 전극과의 접촉 특성을 저하시킬 수 있어 디스컴 공정이나 자외선 조사 등의 공정이 필요하며, 또한 화소전극으로 컬러필터용 레진과의 부착력을 고려하여 IXO막만을 사용하고 ITO막을 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하판 위에 직접 컬러필터가 형성된 구조를 가진 액정표시장치에 있어서, 제조 비용을 낮추고 제조 공정 수를 단순화시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 한쌍의 상판 및 하판과, 하판 상에 형성된 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터 구조를 덮는 제 1보호막과, 제 1보호막 위에 형성된 소정 형상의 컬러필터와, 컬러필터 구조 상부에 형성되며 외부환경으로부터 상기 컬러필터를 보호하기 위한 제 2보호막과, 제 1및 제 2보호막에 형성되며 드레인전극을 노출시키는 개구부와, 개구부를 덮는 화소 전극과, 화소 전극 구조 위에 형성되며 박막 트랜지스터에 빛에 의한 누설 전류를 차단시키는 차광막과, 상기 결과의 상판 및 하판 사이에 주입된 액정을 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 게이트전극 및 상기 소오스/드레인전극은 AlNd 및 Mo/AlNd/Mo 구조 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2보호막의 재질은 SiNx막을 이용하며, 상기 제 2보호막은 500∼3000Å 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 차광막은, 바람직하게는, 아크릴 및 에폭시 수지 중 어느 하나를 이용하여 형성한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은 한쌍의 상판 및 하판을 제공하는 단계와, 하판 상에 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와, 박막 트랜지스터 구조 위에 제 1보호막을 형성하는 단계와, 제 1보호막 위에 소정 형상의 컬러필터를 형성하는 단계와, 컬러필터 구조 상부에 외부환경으로부터 상기 컬러필터를 보호하기 위한 제 2보호막을 형성하는 단계와, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1및 제 2보호막을 식각하여 드레인전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계와, 제 2보호막 상에 상기 개구부를 덮는 화소 전극을 형성하는 단계와, 화소 전극을 포함한 하판 상에 상기 박막 트랜지스터에 빛에 의한 누설 전류를 차단시키는 차광막을 형성하는 단계와, 상판 위에 공통 전극을 형성하는 단계와, 상기 결과의 상판 및 하판 사이에 액정을 주입하여 합착시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 게이트전극 및 상기 소오스/드레인전극으로는, 바람직하게는, AlNd 및 Mo/AlNd/Mo 구조 중 어느 하나를 사용한다.
상기 제 1 및 제 2보호막은, SiH4, NH3, N2 및 SiH4, NH3 중 어느 한 군의 가스를 이용하여 화학기상증착하여 형성하며, 재질로는 SiNx막을 이용한다. 이때, 상기 제 1보호막은 250∼400℃온도에서, 상기 제 2보호막은 100∼250℃온도에서 각각 증착한다.
상기 제 2보호막은, 바람직하게는, 500∼3000Å 두께로 형성한다.
상기 차광막은 하프-톤 노광법을 이용하여 3∼6㎛ 및 0.5∼3㎛ 중 어느 하나의 두께로 형성하며, 재질로는 아크릴 및 에폭시 수지 중 어느 하나를 이용한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치에서, 하판의 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 A-B선의 절단면을 보인 공정단면도이고, 도 3은 도 1의 C-D선의 절단면을 보인 공정단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 E-F선의 절단면을 보인 공정단면도이고, 도 5는 도 1의 G-H선의 절단면을 보인 공정단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 한쌍의 상판(미도시) 및 하판(100)과, 하판 상에 형성된 게이트 전극(102a), 소스/드레인 전극(S)(D)을 포함한 박막 트랜지스터(Ⅰ) 및 박막 트랜지스터(Ⅰ) 구조를 덮어 소자보호 특성을 가진 제 1보호막(106)이 차례로 형성되며, 보호막(106) 위에는 소정 형상의 컬러필터(108)가, 그리고 컬러필터 구조 상부에는 외부환경으로부터 상기 컬러필터를 보호하기 위한 제 2보호막(110)이 형성된다.
또한, 상기 제 1및 제 2보호막(106)(110)을 통해 드레인전극(D)을 노출시키는 개구부(h)가 패터닝되며, 상기 개구부(h)는 화소 전극(112)에 의해 채워진다. 그리고 상기 화소 전극 구조 위에는 박막 트랜지스터(Ⅰ)가 빛에 의한 누설되지 않도록 하는 차광막(114)이 형성된다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 구조를 포함한 하판 및 상판 사이에 액정이 주입된다. 도 1에서, 미설명된 도면부호 120은 데이터라인이고, 도면부호 102는 게이트라인을 나타낸 것이다.
상기 구성을 가진 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 하판(100) 상에 소정 형상의 게이트 전극(102a)을 형성한 다음, 게이트 전극(102a)을 덮는 게이트 절연막(104)을 형성한다. 이어, 상기 게이트 절연막(104) 상에 액티브층(105a)을 형성하고, 게이트전극(102a)의 양측부분을 덮는 소오스/드레인전극(S)(D)을 형성한다. 이때, 액티브층(105a) 및 소오스/드레인전극(S)(D) 사이에는 오믹콘택층(105b)을 개재시킨다.
또한, 상기 게이트전극(102a) 및 상기 소오스/드레인전극(S)(D)의 재질로는 AlNd 단일 구조 또는 Mo/AlNd/Mo 적층 구조를 이용한다.
그런 다음, 상기 소오스/드레인전극(S)(D)를 포함한 하판 전면에 박막 트랜지스터를 보호하기 위한 제 1보호막(106)을 형성한다. 이때, 상기 제 1보호막(106)은 SiH4, NH3, N2 또는 SiH4, NH3 가스 중 어느 하나를 이용하여 화학기상증착 공정에 의해 형성하며, 재질로는 SiNx막을 이용한다. 또한, 상기 제 1보호막(106)의 화학기상증착 공정은 250∼400℃온도에서 진행한다.
이 후, 상기 제 1보호막(106) 위에 R(Red),G(Green),B(Blue) 등의 컬러필터 레진을 도포하고 패턴 식각하여 게이트 전극(102a) 및 소오스/드레인전극(S)(D)의 일정 부분과 겹치는 컬러필터(108)를 형성한다.
이어, 상기 컬러필터(108)를 포함한 하판 구조 전면에 제 2보호막(110)을 형성한다. 이때, 상기 제 2보호막은 이 후의 화소전극 형성용 ITO(Indium Tin Oxide)막 식각 시에 식각액으로부터 컬러필터를 보호하고, 액정과의 반응을 차단시키는 역할을 하는 것으로서, 형성 방법은, 제 1보호막과 동일하게도, NH3, N2 또는 SiH4, NH3 가스 중 어느 하나를 이용하고, 컬러필터(108) 형성시 포스트 베이크(post bake) 온도보다 낮은 100∼250℃온도에서 화학기상증착한다. 또한, 제 2보호막(110)의 재질로는 SiNx막을 이용하며, 500∼3000Å두께로 형성한다.
그런 다음, 제 2 및 제 1보호막(110)(106)을 식각하여 드레인전극(D)을 노출시키는 콘택홀(h)을 형성한 다음, ITO막 또는 IZO막을 이용하여 콘택홀(h)을 덮어 드레인전극(D)과 전기적으로 연결되는 화소전극(112)을 형성한다.
이 후, 화소 전극을 포함한 하판 구조 위에 아크릴 수지막 또는 에폭시 수지막을 도포한 다음, 상기 수지막을 하프-톤 노광법에 의해 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터에 빛에 의한 누설 전류를 차단시키는 차광막(114)을 형성한다. 이때, 상기 차광막(114)은 빛을 차단시키는 역할 뿐만 아니라 상판과 하판 사이의 셀갭을 일정하게 유지시키는 지주 스페이서 역할도 한다.
한편, 상기 차광막(114)은 셀갭을 유지하는 지주 스페이서 역할까지도 수행할 수 있게 3 내지 6㎛높이로 형성하며, 빛을 차단시키는 역할만을 원할 경우, 0.5 내지 3㎛ 높이로 형성함으로서, 밀도를 1 내지 6픽셀당 한개꼴로 한다.
이어서, 도면에 도시되지 않았지만, 상판 위에 공통 전극을 형성한 다음, 상기 결과의 상판 및 하판 사이에 액정을 주입하여 양기판을 합착시킨다.
본 발명에 따르면, 하판의 컬러필터와 화소전극 사이에 SiNx막을 재개시킴으로써, 상기 화소전극 식각 시 SiNx막에 의해 식각액이 컬러필터 내로 흘러들어가는 것이 차단될 뿐만 아니라, 이 후의 액정 주입 공정에서 액정과의 반응도 차단된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 하판의 컬러필터와 화소 전극 사이에 SiNx막 재질의 보호막을 형성함으로써, 화소전극 형성용 ITO막 식각 시에 식각액이 컬러필터 의 R,G,B레진 내로 흘러들어가 손상을 일으키는 것을 보호하고, 이 후의 액정 주입 공정에서, 컬러필터의 R,G,B레진이 액정과 반응하는 것을 막을 수 있다.
한편, 본 발명은 보호막으로 SiNx막을 사용함으로써, 기존의 고가 유기막 사용에 비해 재료비가 절감되고, 또한 유기막을 마스크로 하여 식각할 경우 물성이 다른 유기막의 식각 특성을 고려했던 기존과는 달리, 박막 트랜지스터 보호용 절연막과 게이트 절연막을 한꺼번에 식각할 수 있으므로 컬러필터용 레진막의 현상 공정 생략에 따른 공정 단순화의 잇점이 있으며, 화소전극과 컬러필터용 레진과의 부착력을 고려하여 IZO만을 사용하였던 기존의 유기막과는 달리, 화소전극으로서 IXO.ITO 모두 사용할 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (11)

  1. 한쌍의 상판 및 하판과,
    상기 하판 상에 형성된 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터와,
    상기 박막 트랜지스터 구조를 덮는 SiNx 재질의 제 1보호막과,
    상기 제 1보호막 위에 형성된 소정 형상의 컬러필터와,
    상기 컬러필터 구조 상부에 형성되며, 외부환경으로부터 상기 컬러필터를 보호하기 위한 SiNx 재질의 제 2보호막과,
    상기 제 1및 제 2보호막에 형성되며, 상기 드레인전극을 노출시키는 개구부와,
    상기 개구부를 덮는 화소 전극과,
    상기 화소 전극 구조 위에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터에 빛에 의한 누설 전류를 차단시키는 차광막과,
    상기 결과의 상판 및 하판 사이에 주입된 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 게이트전극 및 상기 소오스/드레인전극은 AlNd 및 Mo/AlNd/Mo 구조 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2보호막은 500∼3000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 차광막은 아크릴 및 에폭시 수지 중 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 한쌍의 상판 및 하판을 제공하는 단계와,
    상기 하판 상에 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와,
    상기 박막 트랜지스터 구조 위에 SiNx 재질인 제 1보호막을 형성하는 단계와,
    상기 제 1보호막 위에 소정 형상의 컬러필터를 형성하는 단계와,
    상기 컬러필터 구조 상부에 외부환경으로부터 상기 컬러필터를 보호하기 위한 SiNx 재질의 제 2보호막을 형성하는 단계와,
    포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1및 제 2보호막을 식각하여 상기 드레인전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계와,
    상기 제 2보호막 상에 상기 개구부를 덮는 화소 전극을 형성하는 단계와,
    상기 화소 전극을 포함한 하판 상에 상기 박막 트랜지스터에 빛에 의한 누설 전류를 차단시키는 차광막을 형성하는 단계와,
    상기 상판 위에 공통 전극을 형성하는 단계와,
    상기 결과의 상판 및 하판 사이에 액정을 주입하여 합착시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 게이트전극 및 상기 소오스/드레인전극은 AlNd 및 Mo/AlNd/Mo 구조 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2보호막 형성은, SiH4, NH3, N2 및 SiH4, NH3 중 어느 한 군의 가스를 이용하여 화학기상증착하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 화학기상증착 공정에서, 제 1보호막은 250∼400℃온도에서, 상기 제 2보호막은 100∼250℃온도에서 각각 증착하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 제 2보호막은 500∼3000Å두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 차광막은 아크릴 및 에폭시 수지 중 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 차광막은 하프-톤 노광법을 이용하여 3∼6㎛ 및 0.5∼3㎛ 중 어느 하나의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
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