KR100841614B1

KR100841614B1 - 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100841614B1
Application number: KR1020010087444A
Authority: KR
Inventors: 이규태; 고태운
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2008-06-27
Also published as: KR20030057072A

Abstract

본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자 제조방법은 기판을 준비하는 단계와, 기판상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과 화소영역내에 각각 배치되는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 기판상의 각 화소영역내에 불투명 금속, 투명 금속 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하는 단계와, 기판 상부에 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하여 포토레지스트를 현상하고 불투명한 금속 및 투명금속을 에칭하여 화소영역내에 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 불투명 금속층 및 불투명 금속층 위에 투명한 공통전극을 형성하는 단계와, 각각의 화소영역내에 공통전극과 실질적으로 평행하게 배열된 화소전극을 형성한 후 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 적층하는 단계로 구성된다.

횡전계방식, ITO, 공통전극, 불투명전극, 척, 포토레지스트

Description

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법{AN IN PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND A METHOD OF FABRICATING THEREOF}

도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시소자의 평면도.

도 2는 도 1의 A-A'선 단면도.

도 3은 종래 횡전계방식 액정표시소자의 제조공정중 노광장비의 척에 광이 반사되어 원하지 않는 영역의 포토레지스트층에 광이 조사되는 것을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자 제조방법에 따라 제작된 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 또 다른 구조를 나타내는 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

105,205,305,405 : 게이트전극 107,207,307,407 : 반도체층

109,209,309,409 : 소스/드레인전극 112,212,312,412 : 공통전극

114,214,314,414 : 화소전극 115,215,315,415 : 기판

116,216,316,416 : 게이트절연층 117,217,317,417 : 보호층

118,218,318,418 : 불투명 금속층

본 발명은 횡전계방식 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 개구율 향상을 위해 화소내에 배치되는 공통전극의 상부 및 하부의 적어도 한쪽에 불투명한 박형 금속층을 배치함으로써 포토장비의 척에 의해 원하지 않는 영역의 포토레지스트에 광이 조사되어 발생하는 화면 얼룩을 방지할 수 있는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정표시소자(Liquid Crystal Display device)는 투과형 평판표시장치(Flat Panel Display device)로서, 노트북컴퓨터, PDA, 핸드폰(mobile phone)과 같은 휴대용 전자기기에 주로 적용되고 있을 뿐만 아니라 고화질 텔레비젼(HDTV), 디지털텔레비젼, 박형의 벽걸이용 텔레비젼과 같이 그 적용범위가 점차 확대되고 있다. 일반적으로 평판표시장치로는 상기한 LCD 외에도 PDP(Plasma Display Panel), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display)와 같은 많은 종류의 장치가 활발하게 연구되고 있지만, 양산화기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현 등과 같은 장점 때문에 상기 LCD가 주로 채용되고 있다.

이러한 LCD로는 주로 트위스트 네마틱모드(twisted nematic mode) LCD가 주로 사용되는데, 상기 TN LCD는 시야각(viewing angle)이 좁다는 단점이 있다. 이것은 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로, 이러한 현상은 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압을 인가함에 따라 기판과 거의 수직하게 배향되기 때문에 발생한다.

따라서, 근래에 LCD의 시야각을 개선하기 위해 광보상판이 장착된 TN LCD, 멀티도메인(multi-domain) LCD, 광배향 LCD 등과 같은 여러 가지 연구가 진행되고 있지만, 현실적으로 시야각을 효과적으로 개선할 수 없었을 뿐만 아니라 실제 표시소자로 구현하기도 대단히 어려운 실정이다.

현재, 시야각을 개선하기 위해 제안된 여러 가지 종류의 LCD 중 효과나 실현성면에서 가장 각광받고 있는 것이 액정분자를 기판과 거의 수평한 방향으로 배향하여 시야각문제를 해결한 횡전계방식(In Plane Switching mode) LCD이다.

도 1 및 도 2에 이러한 횡전계방식 LCD의 구조가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 횡전계방식 LCD에서는 게이트라인(1)과 데이터라인(3)이 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의한다. 실제의 LCD에서는 이러한 게이트라인(1)과 데이터라인(3)이 복수개 배열되어 복수의 화소영역을 정의하지만, 도면에서는 설명의 편의를 위해 단지 하나의 화소만을 도시하였다.

화소영역내에는 공통라인(10)이 게이트라인(1)과 실질적으로 평행하게 배열되어 있으며, 게이트라인(1)과 데이터라인(3)의 교차영역에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 배치되어 있다. 상기 TFT는 도 2에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 제1기판(15) 상에 형성된 게이트전극(5)과, 게이트전극(5)이 형성된 상기 제1기판(15) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(16)과, 상기 게이트절연층(16) 위의 게이트전극(5) 영역에 형성된 반도체층(7)과, 상기 반도체층(7) 위에 형성된 소스/드레인전극(9)으로 구성된다.

화소영역내에는 상기 데이터라인(3)의 연장 방향을 따라 공통전극(12)과 화소전극(14)이 실질적으로 평행하게 배열되어 있다. 상기 공통전극(12)은 제1기판(15)위에 게이트라인(1) 및 게이트전극(5)과 동시에 형성되어 공통배선(10)과 접속되며, 화소전극(14)은 게이트절연층(16) 위에 데이터라인(3) 및 소스/드레인전극(9)과 동시에 형성되어 상기 소스/드레인전극(9)에 접속된다. 또한, 상기 제1기판(15) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;17)이 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(17) 위에는 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

제2기판(30)에는 LCD의 화상 비표시영역, 예를 들면 TFT영역이나 화소와 화소 사이의 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스(black matrix;32)와, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층(color filter layer;34)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(15)과 제2기판(30) 사이에 액정이 주입되어 액정층(20)이 형성된다.

상기한 바와 같은 구조의 횡전계방식 액정표시소자에서는 공통전극(12)과 화소전극(14) 사이에 전압이 인가되지 않는 경우 액정분자가 제1기판(15)과 제2기판(30)에 형성된 배향막(도면표시하지 않음)의 배향방향을 따라 배향되지만, 공통전극(12)과 화소전극(14) 사이에 전압이 인가되는 경우 상기 공통전극(12)과 화소전극(14) 사이에 형성된 전계를 따라 액정분자가 스위칭되어 액정분자가 상기 공통전극(12) 및 화소전극(14)의 연장방향과 수직으로 배열된다. 이와 같이, 액정층(20) 내의 액정분자가 항상 동일한 평면상에서 스위칭되기 때문에, 상하방향 및 좌우방향의 시야각방향에서 계조표시(gray level)의 반전이 발생하지 않게 되어 시야각 특성이 향상된다.

그러나, 상기한 바와 같은 횡전계방식 LCD에서도 단점은 존재한다. 일반적인 TN LCD의 공통전극과 화소전극이 각각 투명한 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어져 제1기판 및 제2기판의 화소영역에 형성되는데 비해, 횡전계방식 LCD에서는 상기 공통전극과 화소전극이 불투명한 금속으로 이루어져 화소내에 배치되어 있다. 따라서, 상기 불투명한 공통전극과 화소전극이 화소영역의 광투과를 차단하여, 결국 LCD의 개구율이 저하된다.

이러한 문제를 극복하기 위해, 근래 화소내에 배치되는 공통전극을 ITO와 같은 투명한 물질로 형성함으로써 개구율 감소를 극복한 횡전계방식 LCD가 제안되고 있다. 그런데, 상기와 같은 투명공통전극이 채용된 횡전계방식 LCD도 제조공정시 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 즉, 투명한 공통전극을 형성하기 위해서는 마스크와 포토레지스트를 이용한 포토공정을 진행해야만 하지만, 이러한 포토공정시 LCD의 불량이 발생하는 것이다.

도 3은 공통투명전극이 채용된 횡전계방식 LCD를 제작할 때 발생하는 문제를 나타내는 도면으로, 상기 도면에서는 설명의 편의를 위해 도 1의 B-B'선 단면도를 기준으로 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 공통전극(12)을 형성하기 위해서는 우선 제1기판(15) 전체에 걸쳐 ITO와 같은 투명한 금속층(12a)을 적층한 후 그 위에 포토레지스트(41)를 적층한다. 이어서, 포토레지스트(41)가 적층된 기판(15)을 로보트아암(robot arm)과 같은 운송수단을 이용하여 척(chuck;45) 위에 탑재시킨다. 척(45)에는 도면에 표시하지 않은 진공펌프와 연결된 복수의 진공홀(47)이 형성되어 탑재되는 기판(15)을 고정시킨다.

그후, 상기 기판(15)위에 마스크(43)를 위치시킨 상태에서 상부로부터 자외선과 같은 광을 조사하면, 공통전극이 형성될 영역의 포토레지스트(41)에만 광이 조사된다. 이후, 상기 포토레지스트(41)를 현상하고 에천트(etchant)를 작용시킴으로써 공통전극(12)을 형성할 수 있게 된다.

한편, 마스크(43)를 통해 기판(15)에 조사된 광은 금속층(12a)이 투명하기 때문에, 기판(15) 전체를 투과하게 된다. 이 투과된 광의 일부가 기판(15)이 탑재되는 척(45)에 의해 반사되어 다시 기판(15)쪽으로 진행한다. 이때, 상기 기판(15)쪽으로 반사되는 광은 공통전극(12)이 형성될 영역의 포토레지스트(41)로도 진행되지만 공통전극(12)이 형성되지 않는 영역으로도 진행하게 된다. 이것은 원하지 않는 영역의 포토레지스트(41)가 광에 의해 영향을 받는다는 것을 의미한다. 따라서, 후속의 포토레지스트(41) 현상시 상기 원하지 않는 영역(즉, 공통전극이 형성되지 않는 영역)의 포토레지스트(41)가 현상공정에 의해 완전히 제거되지 않게 되므로, 결국 원하지 않게 척(45)방향을 따라 정상과는 다른 CD(Critical Dimension)가 변형된다.

이러한 공통전극(12) 이외의 영역에 남아 있는 금속층(12a)은 LCD를 제작하여 화상을 구현할 때 화면상에 얼룩을 발생시키는 원인이 되어, LCD의 화질에 치명적인 결함으로 작용한다. 따라서, 얼룩발생 제거를 위한 조치가 필요하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 횡전계방식 액정표시소자의 투명한 공통전극 형성시 그 상부 또는 하부에 불투명한 금속층을 형성함으로써 노광공정시 척에 의해 광이 반사되는 광을 차단하여 액정표시소자의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1관점에 따른 횡전계방식 액정표시소자 제조방법은 기판 위에 불투명 금속, 투명금속 및 포토레지스트를 적층하는 단계와, 상기 기판 상부에 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하여 포토레지스트를 현상하고 불투명한 금속 및 투명금속을 에칭하여 게이트전극, 불투명 금속층 및 상기 불투명 금속층 위에 투명한 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트전극 및 공통전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐서 게이트절연층을 적층한 후 상기 게이트절연층위의 게이트전극 영역에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 및 게이트절연층 위에 각각 소스/드레인전극 및 화소전극을 형성하는 단계와, 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 적층하는 단계로 구성된다.

또한, 본 발명의 제2관점에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법은 기판 위에 투명 금속, 불투명금속 및 포토레지스트를 적층하는 단계와, 상기 기판 상부에 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하여 포토레지스트를 현상하고 투명한 금속 및 불투명금속을 에칭하여 게이트전극, 투명 공통전극 및 상기 공통전극 위에 배치된 불투명 금속층을 형성하는 단계와, 상기 공통전극 위에 배치된 불투명 금속층을 제거하는 단계와, 상기 게이트전극 및 공통전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐서 게이트절연층을 적층한 후 상기 게이트절연층위의 게이트전극 영역에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 및 게이트절연층 위에 각각 소스/드레인전극 및 화소전극을 형성하는 단계와, 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 적층하는 단계로 구성된다.

상기한 방법에 의해 제작된 횡전계방식 액정표시소자는 기판과, 상기 기판상에 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 상기 화소영역에 게이트라인과 실질적으로 평행하게 배열된 공통라인과, 각 화소영역에 배치된 박막트랜지스터와, 상기 화소영역내에 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열되어 신호가 인가됨에 따라 기판과 실질적으로 평행한 전계를 인가하는 적어도 한쌍의 화소전극 및 투명한 공통전극과, 상기 공통전극의 하부에 배치된 불투명한 금속층으로 구성된다.

본 발명에서는 횡전계방식 LCD의 투명한 공통전극 형성시 포토레지스트에 조사되는 광이 기판이 탑재되는 척에 의해 반사되어 공통전극 이외의 영역에 도포된 포토레지스트에 조사됨으로써 LCD의 화질불량이 발생하는 것을 방지한다. 이를 위해, 본 발명에서는 공통전극의 하부 또는 상부에 불투명한 금속층을 형성하여 기판으로 조사되는 광이 척으로 투과되는 것을 방지한다.

공통전극의 상부에 금속층이 형성되는 경우, 상기 금속층은 에칭공정에 의해 제거되어 결국 최종 제작된 LCD에는 투명한 공통전극만이 남아 있게 된다. 그러나, 공통전극의 하부에 금속층이 형성되는 경우에는 상기 금속층을 제거할 수 없기 때문에 최종 제작된 LCD에 남아 있게 된다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 개구율은 감소하지만, 금속층의 두께가 일반적인 IPS LCD의 두께에 비해 훨씬 작기 때문에 두께방향으로의 개구율 향상효과는 존재하게 된다. 다시 말해서, 불투명한 금속층이 투명한 공통전극 하부에 형성되어 있는 경우에는 일반적인 IPS LCD에 비해서는 개구율향상 효과를 가질 수 있게 된다.

횡전계방식 LCD의 화소전극이 TFT의 소스/드레인전극과 동일한 층에 형성되는데 비해, 공통전극은 어떠한 층에도 형성될 수 있다. 예를 들면, TFT의 게이트전극과 동일한 층에 형성될 수도 있고 화소전극과 동일한 층에 형성될 수도 있으며, 보호층 위에 형성되는 것도 가능하다. 이러한 모든 경우에 있어서도, 상기와 같이 공통전극의 상부 또는 하부에 불투명한 금속층을 형성함으로서 척에 의한 광반사에 기인하는 화질불량을 방지할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 LCD의 제조방법 및 그 구조를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 횡전계방식 LCD의 제조방법을 나타내는 도면이다. 우선, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 유리와 같은 투명한 기판(115)위에 Al, Al합금, Mo 등과 같은 불투명 금속층(105a), ITO 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 금속층(112a) 및 포토레지스트층(141)을 적층한다. 이어서, 상기 불투명 금속층(105a), 투명 금속층(112a) 및 포토레지스트층(141)이 적층된 기판을 로보트아암(도면표시하지 않음)을 이용하여 척(145)으로 운송, 탑재한 후, 기판(115) 상부에 마스크(143)를 위치시킨 상태에서 자외선과 같은 광을 조사한다.

마스크(143)는 광이 투과되는 투과영역과 광이 차단되는 비투과영역으로 구성되어 있는데, 게이트전극이나 공통전극이 형성될 영역에 상기 투과영역이 위치하도록 마스크(143)를 정렬한다. 광은 마스크(143)의 투과영역을 통해 포토레지스트층(141)에 조사된다. 이때, 상기 포토레지스트층(141)에 조사된 광은 포토레지스트층(141) 및 투명 금속층(112a)을 투과하지만, 불투명 금속층(105a)에 의해 차단되어 척(145)까지는 도달하지 않게 된다. 따라서, 척(145)에 의해 반사되는 광이 존재하지 않게 되며, 결국 광은 원하는 영역(즉, 마스크(143)의 투과영역에 대응하는 영역)의 포토레지스트층(141)에만 조사된다.

이후, 도면에는 도시하지 않았지만, 광이 조사된 포토레지스트층(141)에 현상액을 작용하여 광이 조사되지 않은 포토레지스트층(141)을 제거하고 계속하여 에천트에 의해 불투명 금속층(105a) 및 투명 금속층(112a)을 에칭하여 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 불투명 금속패턴(105,118) 및 투명 금속패턴(112)을 형성한다. 이때, 불투명 금속패턴(105)은 게이트전극으로서 그 위에는 투명금속층이 에칭공정에 의해 제거되지만, 불투명 금속패턴(118)위에는 공통전극인 투명전극(112)이 그대로 남아 있게 된다.

상기와 같이, 게이트전극(105)과 공통전극(112)이 형성된 기판(115) 전체에 걸쳐 도 4(c)에 도시된 바와 같이 SiNx나 SiOx와 같은 게이트절연층(116)을 형성한 후 게이트전극(105) 영역에 반도체층(107) 및 소스/드레인전극(109)과 화소전극(114)을 형성한다. 반도체층(107)은 다결정실리콘으로 이루어질 수도 있지만, 비정질실리콘을 CVD(Chemical Vapor Deposition)방법에 의해 적층하고 에칭함으로써 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(107) 위에는 n⁺ 비정질실리콘이 적층되거나 n⁺불순물이 상기 반도체층(107)으로 도핑된 오믹컨택층이 형성되어 있다. 소스/드레인전극(109)과 화소전극(114)은 Al, Al합금, Cr, Ti 등과 같은 금속을 적층한 후 포토에칭을 실행함으로써 형성된다.

이어서, 도 4(d)에 도시된 바와 같이 상기 기판(115) 전체에 걸쳐 보호층(117)을 적층함으로써 LCD의 하판인 TFT 어레이기판을 완성한다. 보호층(117)은 SiNx나 SiOx와 같은 무기물질로 이루어지지만, 막의 평탄화를 향상시키고 개구율을 향상시키기 위해 BCB(Benzocyclobutene)이나 포토아크릴과 같은 유기물로 형성할 수도 있고 무기물과 유기물로 이루어진 2중의 층으로 구성할 수도 있다.

도면에 도시하지 않았지만, 상기와 같이 형성된 TFT 어레이기판은 액정층을 사이에 두고 컬러필터 및 블랙매트릭스가 형성된 컬러필터기판과 합착되어 횡전계방식 LCD가 제작된다.

상기한 공정에 의해 제작된 횡전계방식 액정표시소자에서는 투명한 ITO로 이루어진 공통전극(112)을 형성할 때, 그 하부에 불투명한 금속층을 위치시킴으로서 광조사시 발생할 수 있는 노광장비의 척에 의한 반사를 방지할 수 있게 된다. 그러나, 상기 방법에 의해 제작된 횡전계방식 LCD에서는 도 4(d)에 도시된 바와 같이 투명한 공통전극(112)의 하부에 불투명한 금속층(118)이 위치하게 된다. 일반적으로 횡전계방식 LCD의 공통전극을 불투명한 금속으로 형성하는 경우, 개구율 축소는 주로 불투명한 공통전극의 폭에 좌우되지만 공통전극의 두께에도 영향을 받는다. 도 4(d)에 도시된 불투명한 금속층(118)은 그 폭이 상부의 공통전극의 폭과는 거의 동일하기 때문에, 금속층(118)의 폭에 의한 개구율 향상은 기대하기 어렵다. 그러나, 상기 금속층(105b)의 두께는 불투명 공통전극의 두께에 비해서는 훨씬 작게 형성할 수 있기 때문에, 두께방향으로의 개구율 향상 효과는 얻을 수 있게 된다. 다시 말해서, 상기 방법에 의해 형성된 횡전계방식 LCD에서는 소정의 개구율 효과를 얻을 수 있음과 동시에 화질이 저하되는 것을 방지할 수도 있게 된다.

하지만, 이 방법에 의해 제작된 횡전계방식 LCD에서는 최대의 개구율 향상효과를 얻을 수 없는 것도 사실이다. 따라서, 화질저하를 방지함과 동시에 최대의 개구율 향상효과를 얻을 수 있는 횡전계방식 LCD의 제조방법이 필요하게 되는데, 도 5에 이러한 방법이 도시되어 있다.

도 5에 도시된 제조방법은 도 4에 도시된 방법과는 매우 유사하다. 따라서, 그 자세한 설명은 생략하고 그 차이점만을 중심으로 구체적인 제조방법을 설명한다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 기판(215)상에 금속을 적층하고 에칭하여 게이트전극(205)을 형성한다. 이후, 게이트전극(205)이 형성된 기판(215) 전체에 걸쳐서 ITO(212a), 불투명한 금속층(218a) 및 포토레지스트층(241)을 형성한 후 마스크(243)를 상기 기판(215) 상부에 위치시킨 상태에서 자외선과 같은 광을 조사한다.

상기 공정이 도 4(a)의 공정과 다른 점은 도 4(a)에서는 불투명 금속층과 ITO를 연속으로 형성한 반면에, 이 실시예에서는 우선 게이트전극(205)을 형성한 후 기판에 ITO(즉, 투명 금속층;212a)와 불투명 금속층(218a)을 차례로 형성한다는 것이다. 즉, 게이트전극의 형성시기와 투명 금속층(212a) 및 불투명 금속층(218a)의 적층 순서가 다르다는 것이다. 이와 같이, 투명 금속층(212a)과 불투명 금속층(218a)의 적층 순서가 다른 경우에도, 조사되는 광이 상기 불투명 전극(218a)에 의해 차단되어 노광장치의 척까지는 도달하지 않기 때문에, 도 4에 도시된 방법과 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

이후, 포토레지스트의 현상공정과 금속층의 에칭공정을 실행하면, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 기판(215)상에 투명한 공통전극(212)과 그 위의 불투명한 금속층(218)이 형성된다. 이어서, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 공통전극(212) 상부의 불투명한 금속층(218)을 제거하고 기판(215) 전체에 걸쳐 게이트절연층(216)을 형성한 후 게이트전극(205) 영역에 반도체층(207) 및 소스/드레인전극과 화소전극(214)을 형성하며, 계속하여 도 5(d)에 도시된 바와 같이 기판(215) 전체에 걸쳐서 보호층(217)을 적층함으로써 횡전계방식 LCD의 TFT 어레이기판을 완성한다.

상기와 같이, 이 실시예에서는 불투명한 금속층(218)이 투명한 공통전극(212) 위에 형성되어 자외선을 차단하게 되지만, 이 금속층(218)은 최종적으로 제거되기 때문에, 완성된 LCD에서는 상기 불투명한 금속층(218)이 남아 있지 않게 된다. 따라서, 원하지 않는 영역의 포토레지스트에 광이 조사되어 LCD의 화질이 저하되는 것을 방지함과 동시에 개구율 향상효과를 최대한으로 확보할 수 있게 된다.

한편, 상기한 실시예들에서는 ITO로 이루어진 투명한 공통전극이 기판, 즉 게이트전극과 동일한 층에 형성되어 있다. 그러나, 본 발명이 이러한 특정 구조의 횡전계방식 LCD에만 한정되는 것이 아니라 모든 구조의 횡전계방식 LCD에도 적용될 수 있다.

예를 들어, 도 6(a) 및 도 6(b)와 같이 공통전극(312)이 보호층(317) 위에 형성되어 있는 구조의 횡전계방식 LCD에도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다. 이때, 도 6(a)는 불투명한 금속층(318)을 투명한 공통전극(312) 아래에 형성한 도면이고, 도 6(b)는 불투명한 금속층(318)을 투명한 공통전극(312) 위에 형성한 후 제거한 도면이다.

또한, 공통전극과 화소전극이 모두 보호층 위에 형성된 횡전계방식 LCD에도 적용할 수 있다. 도 7은 이러한 구조의 횡전계방식 LCD를 나타내는 도면으로, 도 7(a)는 불투명한 금속층(418)이 투명한 공통전극(412) 아래에 형성된 LCD를 나타내는 도면이고, 도 7(b)는 불투명한 금속층이 투명한 공통전극(412) 위에 형성되어 제거된 LCD를 나타내는 도면이다. 이때, 도면부호 414는 화소전극으로서, 보호층(417) 위에 형성되어 있음을 알 수 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 공통전극이 화소전극과 동일한 층에 형성된 구조의 횡전계방식 LCD에도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다. 이 경우, 불투명한 금속층은 화소전극과 다른 금속으로 이루어질 수도 있지만, 화소전극과 동일한 물질로 이루어져 동일한 공정에 의해 형성되는 것이 공정의 편의상 바람직할 것이다.

따라서, 본 발명이 적용되는 방법과 구조는 특정한 구조의 횡전계방식 액정표시소자에만 한정되는 것이 아니라 가능한 모든 구조의 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라, 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 공통전극으로 ITO와 같은 투명한 물질을 사용하기 때문에 액정표시소자의 개구율이 대폭 향상된다. 또한, 본 발명에서는 공통전극을 형성할 때, 그 상부 또는 하부에 불투명한 금속층을 형성함으로써 노광공정시 노광장비의 척으로 진행되는 광을 차단하여 상기 척에 의해 반사된 광이 원하지 않는 영역의 포토레지스트층에 조사되어 화소영역내에 원하지 않는 금속층이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims

기판상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과 상기 화소영역내에 각각 배치되는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;

상기 기판상의 각 화소영역내에 불투명 금속, 투명 금속 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하는 단계;

상기 기판 상부에 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하여 포토레지스트를 현상하고 불투명한 금속 및 투명금속을 에칭하여 상기 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 불투명 금속층 및 상기 불투명 금속층 위에 투명한 공통전극을 형성하는 단계; 및

상기 공통전극과 실질적으로 평행하게 배열된 화소전극을 형성한 후 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 형성하는 단계로 구성된 횡전계방식 액정표시소자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,

상기 기판위에 게이트전극을 형성하는 단계;

상기 게이트전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐 게이트절연층을 형성하는 단계;

상기 게이트절연층 위의 게이트전극 영역에 반도체층을 형성하는 단계; 및

상기 반도체층 위에 소스/드레인전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 투명 금속층은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide)로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
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제1항에 있어서, 상기 불투명 금속 및 투명 금속을 적층하는 단계는,

상기 게이트절연층 위에 불투명 금속을 적층하는 단계; 및

상기 불투명 금속위에 투명 금속을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 박막트랜지스터의 소스/드레인전극을 형성하는 단계는 상기 불투명 금속을 에칭하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
기판상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과 상기 화소영역내에 각각 배치되는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;

상기 화소영역에 상기 데이터라인과 실질적으로 평행한 화소전극을 형성한 후 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 형성하는 단계;

상기 보호층 위에 불투명 금속을 적층하는 단계;

상기 불투명 금속위에 투명 금속을 적층하고 그 위에 포토레지스트를 형성하는 단계; 및

상기 기판 상부에 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하여 포토레지스트를 현상하고 불투명한 금속 및 투명금속을 에칭하여 상기 화소전극과 실질적으로 평행하게 배열된 불투명 금속층 및 상기 불투명 금속층 위에 투명한 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자 제조방법.
기판상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인과 상기 화소영역내에 각각 배치되는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;

상기 기판상의 각 화소영역내에 투명 금속, 불투명 금속 및 포토레지스트를 적층하는 단계;

상기 기판 상부에 마스크를 위치시킨 후 광을 조사하여 포토레지스트를 현상하고 투명금속 및 불투명 금속을 에칭하여 상기 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열된 투명한 공통전극 및 상기 공통전극 위에 배치된 불투명 금속층을 형성하는 단계;

상기 공통전극 위에 배치된 불투명 금속층을 제거하는 단계; 및

상기 공통전극과 실질적으로 평행하게 배열된 화소전극을 형성한 후 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 적층하는 단계로 구성된 횡전계방식 액정표시소자 제조방법.
기판;

상기 기판상에 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;

상기 화소영역에 게이트라인과 실질적으로 평행하게 배열된 공통라인;

각 화소영역에 배치된 박막트랜지스터;

상기 화소영역내에 데이터라인과 실질적으로 평행하게 배열되어 신호가 인가됨에 따라 기판과 실질적으로 평행한 전계를 인가하는 적어도 한쌍의 화소전극 및 투명한 공통전극; 및

상기 공통전극의 하부에 배치되어 상기 공통전극과 접촉하는 불투명한 금속층으로 구성된 횡전계방식 액정표시소자.
제10항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,

상기 기판위에 형성된 게이트전극;

상기 게이트전극이 형성된 기판 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층;

상기 게이트절연층 위의 게이트전극 영역에 형성된 반도체층;

상기 반도체층 위에 형성된 소스/드레인전극; 및

상기 기판 전체에 걸쳐 적층된 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제10항에 있어서, 상기 공통전극은 ITO와 IZO로 구성된 일군으로부터 선택된 물질로 이루어져 상기 공통라인과 접속되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 게이트절연층 위에 배치된 것을 특 징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 보호층 위에 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 불투명 금속층과 공통전극은 상기 게이트절연층 위에 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제11항에 있어서, 상기 불투명 금속층과 공통전극은 상기 보호층 위에 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.