KR100697375B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치(TFT-LCD:Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 특히, 하프톤(half tone) 방식에 의해 데이터라인 상의 절연막 두께를 조절함으로써, 데이타라인과 화소전극 간의 오버랩 효과를 크게하여 빛샘현상을 방지할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 투명기판 상에 게이트라인 및 게이트라인에서 분기되어 돌출되도록 게이트전극을 형성하는 단계, 투명기판 상에 게이트라인에 절연되어 교차하도록 데이터라인 및 데이터라인으로부터 돌출된 소오스전극 및 소오스전극과 이격되어 대향하는 드레인전극을 형성하는 단계, 게이트라인과 데이터라인을 덮도록 투명기판 상에 레진막을 형성하는 단계, 레진막 중 게이트라인 및 데이터라인과 대응하는 부분에 레진막의 상면에 대하여 경사진 측벽을 갖는 하프홈을 형성하는 단계 및 레진막 상에 하프홈의 경사진 측벽을 덮고, 개구율을 향상시키기 위해 데이터라인 및 게이트 라인과 일부가 오버랩되는 화소전극을 형성하는 단계를 구비한 것이 특징이다.

Description

액정표시장치의 제조방법{method of fabricating LCD}
도 1은 일반적인 TFT-LCD의 단위 화소 평면도이고,
도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조 공정을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`선을 따라 절단한 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 TFT-LCD의 단위 화소 평면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조공정을 설명하기 위한 것으로, 도 3의 Ⅱ-Ⅱ`선을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명은 액정표시장치(TFT-LCD:Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 특히, 하프톤(half tone) 방식에 의해 보호막 상의 게이트 라인들 및 데이터 라인들과 대응된 부분에 측면 경사각을 갖는 하프홈을 형성시키어 식각패스(each path)를 증가시킴으로써, 식각율 차이에 의해 화소전극과 데이터라인 간의 오버랩 면적이 변화되어 발생되는 빛샘현상을 방지할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 TFT와 화소전극이 배열되어 있는 박막 트랜지스터 어레이기판(TFT array substrate)과, 색상을 나타내기 위한 컬러필터 및 공통전극으로 구성된 컬러필터기판과, 그리고 이 두 기판 사이에 채워져 있는 액정(liquid crystal)으로 구성된다.
두 기판에는 배향막이 형성되어 있으며, 또한, 가시광선을 편광시키어 주는 편광판이 부착되어 있다.
상기 구성을 갖는 TFT-LCD는 CRT(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 작다는 장점을 가지고 있으며, 특히 휴대용 TFT-LCD의 경우 소비전력이 중요하다.
백라이트(back light)의 이용효율은 편광판 및 칼라필터를 통과하는 동안 매우 감소하게 된다. 예를 들면, 현재 상용화된 편광판은 38% 정도의 빛만 투과시키고, 칼라필터의 경우에도 40% 정도도 못미치는 투과율을 갖는다. 만일 편광판과 칼라필터의 빛투과율을 높이면 콘트라스트(contrast) 및 색재현성이 떨어지게 되므로, 빛투과율을 높이는 대신 유닛셀에서 실제 빛이 투과할 수 있는 면적비인 개구율을 증가시키는 것이 가장 효과적이다.
따라서, 저소비전력 비정질실리콘 TFT-LCD(TFT-LCD:Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 기술개발을 위한 방안인 고개구율 화소의 구현을 위한 방법 중의 하나로 저유전율을 갖는 레진(resin)을 이용하여 화소전극과 신호배선 간의 용량 결합을 줄여 개구율을 증대시키는 방법이 연구개발 중이다.
도 1은 통상적인 TFT-LCD의 단위 화소 평면도이다.
그리고 도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조 공정을 설명하기 위한 것으로, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ`선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 이하에서 종래기술에 따른 액정표시장치를 설명한다.
도 1을 참조하면, TFT와 화소전극이 배열되는 박막 트랜지스터 어레이기판인 투명기판(1) 상에 게이트라인(gate line)(10)을 수평방향으로 길게 형성시키며, 게이트라인(10)과 절연되면서 교차되도록 데이터라인(data line)(20)을 수직방향으로 길게 배열시킨다.
이 때, 데이터라인(20)이 배열된 방향으로 게이트라인(10)에서 분기되어 돌출되도록 게이트전극(14)을 형성한다.
게이트전극(14) 상에는 도 2와 같이, 게이트절연막(22)이 개재된 활성층(12)을 형성한다.
게이트라인(10)이 배열된 방향에 데이터라인(20)에서 분기되되, 활성층의 소오스영역과 연결되는 소오스전극(16) 및 활성층의 드레인영역과 연결되는 드레인전극(18)을 각각 형성한다.
상기 구조 전면에는 보호막 역할을 하는 2중 레이어(layer)로 산화실리콘막(24) 과 레진막(26)을 순차적으로 형성한 후, 드레인전극(18)을 노출시키도록 패턴식각하여 콘택홀(h1)을 형성한다.
이 후, 레진막(26) 상에 콘택홀(h1)을 덮어 드레인전극(18)과 연결되는 ITO(Iidium Tin Oxide)금속인 화소전극(30)을 형성한다.
화소전극(30)은 도 1과 같이, 개구율을 증대시키고, 빛샘현상을 방지하기 위해 낮은 유전율을 갖는 절연막인 산화실리콘막(24)과 레진막(26)을 개재시키어 데이터라인(20) 일측과 일부 오버랩된(도면에서 A로 표시된 부분) 구조를 갖는다.
즉, 화소전극(30)과 데이터라인(20) 간의 오버랩 구조는 화소전극과 데이터라인 간의 전기장에 의해 발생하는 빛샘현상(Disclination)이 전계차단 효과에 의해 방지되며, 이 부분에서 빛샘을 방지하기 위해 사용되는 블랙매트릭스(Black Matrix)의 공간을 줄여주어 개구율 증대에 많은 역할을 한다.
그러나, 종래의 방법에서는 레진막 상에 화소전극 형성용 ITO금속을 증착한 후, ITO 금속을 패터닝하기 위해 식각 공정을 진행할 경우, 화소전극인 ITO 금속과 레진막 간의 부착력이 좋지 않기 때문에 ITO 금속과 레진막 사이로 식각용액이 침투하여 ITO 금속의 식각율이 부분별로 각각 다르게 나타난다.
따라서, ITO 금속의 식각율 차이에 의해 화소전극과 데이터라인 간의 오버랩 면적이 달라짐에 따라, 게이트배선 쪽에서는 플리커(flicker)를, 데이터라인쪽에서는 수직 크로스토크(cross talk)등을 발생시키어 화면 질이 떨어지게 된다.
또한, ITO 금속의 식각율 차이에 의해, 화소전극과 데이터라인 간의 오버랩 면적이 빛샘이 발생되지 않도록 설계된 최소의 면적보다 줄어들기 때문에 빛샘현상이 나타나는 문제점도 발생되었다.
따라서, 본 발명은 화소전극과 데이터라인 간의 오버랩 면적 변화에 의한 빛샘현상을 최소화할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 투명기판 상에 게이트라인 및 게이트라인에서 분기되어 돌출되도록 게이트전극을 형성하는 단계, 투명기판 상에 게이트라인에 절연되어 교차하도록 데이터라인 및 데이터라인으로부터 돌출된 소오스전극 및 소오스전극과 이격되어 대향하는 드레인전극을 형성하는 단계, 게이트라인과 데이터라인을 덮도록 투명기판 상에 레진막을 형성하는 단계, 레진막 중 게이트라인 및 데이터라인과 대응하는 부분에 레진막의 상면에 대하여 경사진 측벽을 갖는 하프홈을 형성하는 단계 및 레진막 상에 하프홈의 경사진 측벽을 덮고, 개구율을 향상시키기 위해 데이터라인 및 게이트 라인과 일부가 오버랩되는 화소전극을 형성하는 단계를 구비한 것이 특징이다.
도 3은 본 발명에 따른 TFT-LCD의 단위 화소 평면도이다.
그리고 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치를 설명하기 위한 것으로, 도 3의 Ⅱ-Ⅱ`선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, TFT와 화소전극이 배열되는 박막 트랜지스터 어레이기판인 투명기판(1`) 상에 게이트라인(100)을 수평방향으로 길게 형성시키며, 게이트라인(100)에서 분기되어 돌출되도록 몰리브덴 등의 금속을 이용하여 게이트전극(140)을 형성한다.
투명기판(1`) 상에 게이트라인(100)과 절연되면서 교차하도록 데이터라인(200)을 수직방향으로 길게 배열시킨다.
즉, 데이터라인(200)이 배열된 방향으로는 게이트라인(100)에서 분기되어 돌출된 게이트전극(140)이 동일하게 형성되어져 있다.
게이트전극(140) 상에는 도면에 도시되어 있지 않지만, 게이트절연막이 개재된 활성층을 형성한다.
활성층에는 게이트전극(140)과 대응된 부분에 채널영역이 정의되고, 채널영역 양측에 소오스/드레인영역이 정의된다.
이 후, 게이트라인(100)이 배열된 방향에 데이터라인(200)에서 분기된 소오스전극(160)과 드레인전극(180)을 각각 형성한다.
소오스전극(160)은 활성층의 소오스영역과 연결되며, 드레인전극(180)은 활성층의 드레인영역과 연결된다.
상기 구조 전면에 보호막 역할을 하는 질화실리콘막(124)과 레진막(126)을 순차적으로 형성한다.
이 후, 빛의 투과량을 조절하는 하프톤(Half-tone) 마스크(미도시)를 이용하여 레진막(126)을 노광하므로써 게이트라인(100) 및 데이터라인(200)과 대응된 부분이 대응되지 않은 부분에 비해 최소 총 두께의 40%를 가지도록 하며, 움푹 패인 요철 형상의 하프홈(h2)을 형성하여 레진막(126) 중 게이트라인(100) 및 데이터라인(200)과 대응되는 부분의 단면적을 증가시킨다.
바람직하게, 상기 하프홈(h2) 측면에는 45도 정도의 경사각이 형성되는데, 이는 레진막(126) 중 게이트라인(100) 및 데이터라인(200)과 대응되는 부분의 단면적을 더욱 증가시키기 위함이다.
이 후, 레진막(126) 상에 화소전극 형성용 ITO금속을 증착한 후, 식각 공정을 진행하여 ITO 금속을 패터닝한다. 그러면, 레진막(126) 상에 게이트라인(100) 및 데이터라인(200)과의 크로스 토크로 인해 빛샘현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 게이트라인(100) 및 데이터라인(200)과 일부 오버랩되며, 하프홈(h2) 경사면을 덮는 화소전극(300)이 형성된다. 여기서, 게이트라인(100)과 화소전극(300) 및 데이터라인(200)과 화소전극(300)은 종래와 같이 크로스 토크로 인한 빛샘이 발생되지 않는 영역까지를 계산하여 미리 설정해둔 넓이만큼 오버랩시킨다. 그러나, 본 발명에 의하면 게이트라인(100)과 데이터라인(200) 및 화소전극(300)의 오버랩 면적 내에 측면 경사를 갖는 하프홈(h2)이 형성되기 때문에 종래에 비해 게이트라인(100)과 데이터라인(200) 및 화소전극(300)의 오버랩 면적은 증대된다. 따라서, 화소전극(300)인 ITO 금속과 레진막(126) 간의 부착력이 좋지 않아 ITO 금속과 레진막(126) 사이로 식각용액이 침투하여 ITO 금속의 일부가 기 설정한 오버랩 면적의 안쪽, 즉 빛샘현상이 발생되는 영역까지 식각되더라도 본 발명에서는 게이트라인(100)과 데이터라인(200) 및 화소전극(300) 사이에 빛샘현상이 발생되지 않는다. 이를 좀더 부연설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 화소전극(300)의 평면상에서 볼 때, 화소전극(300)의 가장자리 일부가 기 설정된 오버랩 면적의 안쪽, 즉 빛샘현상이 발생되는 영역까지 식각되었더라도 측면 경사각을 갖는 하프홈(h2)이 게이트라인(100)과 데이터라인(200) 및 화소전극(300) 간의 오버랩 면적을 증대시켰기 때문에 실질적으로는 화소전극(300)의 전체 가장자리는 기 설정된 오버랩 면적의 바깥쪽 , 즉 빛샘현상이 발생되지 않는 영역에 위치한다.
본 발명에서는 레진막 상의 게이트라인(100) 및 데이터라인(200)과 대응된 부분에 하프톤 방식을 이용하여 측면 경사각을 갖는 하프홈을 형성시킴으로써, 게이트라인(100)과 데이터라(200) 및 화소전극(300)의 오버랩 면적을 증대시켜 크로스 토크로 인한 빛샘현상을 방지하고, 식각패스(each path)를 증가시킨다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법에서는 레진막 상의 게이트라인 및 데이터라인과 대응된 부분에 측면 경사각을 갖는 하프홈을 형성시키어 게이트라인과 데이터라인 및 화소전극의 오버랩 면적을 증가시킴으로써, 식각율 차이에 의해 평면상에서 보았을 때 빛샘이 발생되는 영역까지 오버랩 면적이 변화되어도 빛샘현상을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 투명기판 상에 게이트라인 및 상기 게이트라인에서 분기되어 돌출되도록 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 투명기판 상에 상기 게이트라인에 절연되어 교차하도록 데이터라인 및 상기 데이터라인으로부터 돌출된 소오스전극 및 상기 소오스전극과 이격되어 대향하는 드레인전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트라인과 상기 데이터라인을 덮도록 상기 투명기판 상에 레진막을 형성하는 단계;
    상기 레진막 중 상기 게이트라인 및 상기 데이터라인과 대응하는 부분에 상기 레진막의 상면에 대하여 경사진 측벽을 갖는 하프홈을 형성하는 단계; 및
    상기 레진막 상에 상기 하프홈의 경사진 측벽을 덮고, 개구율을 향상시키기 위해 상기 데이터라인 및 상기 게이트 라인과 일부가 오버랩되는 화소전극을 형성하는 단계를 구비한 액정표시장치의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 레진막의 상면에 대하여 경사진 측벽의 경사각도는 45도인 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 하프홈에서의 상기 레진막의 두께는 상기 레진막의 전체 두께의 40%인 것이 특징인 액정표시장치의 제조방법.
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