KR101148437B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 어레이기판과 컬러필터기판을 제공하는 단계; 상기 어레이기판상에 제1도전층과 포토레지스트를 적층하는 단계; 회절마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 패터닝하는 단계; 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 상기 제1도전층을 선택적으로 제거하여 게이트실드라인 및 게이트배선을 형성하는 단계; 상기 게이트실드라인을 포함한 기판전체에 활성층 및 제2도전층을 적층하는 단계; 상기 제2도전층을 패터닝하여 상기 게이트실드라인과 이격되는 데이터배선을 형성하는 단계; 상기 데이터배선을 포함한 기판전체에 절연막과 투명물질층을 적층하는 단계; 및 상기 투명물질층을 패터닝하여 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성된다.
게이트실드라인, 회절마스크, 데이터배선, 빛샘, 디스클리네이션

Description

액정표시장치의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 레이아웃도.
도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 단면도로서, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.
도 3a 내지 도 3g는 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 레이아웃도.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도로서, 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
111 : 어레이기판 113 : 게이트배선
115 : 제1도전층 115a : 게이트실드라인
117 : 제1포토레지스트 119 : 회절마스크 121, 131, 141 : 노광공정 123 : 게이트절연층 125 : 제2도전층 125a : 데이터배선
127 : 제2포토레지스트 129 : 제1 노광마스크
133 : 활성층 135 : 제3도전층
135a : 화소전극 137 : 제3포토레지스트
139 : 제2 노광마스크 143 : 식각공정
W : 합착마진 T1, T2 : 게이트실드라인 두께
본 발명은 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치의 제조방법에 있어서 회절마스크를 이용하여 게이트실드막(gate shield layer)의 두께를 얇게 하므로써 빛샘을 방지할 수 있는 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.
액정표시소자는 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 LCD외에도 PDP(Plasma Display Panel), VFD(Vaccum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display)와 같은 많은 종류의 장치가 활발하게 연구되고 있지만, 양산화기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현 등과 같은 장점때문에 상기 LCD가 주로 채용되고 있다.
액정표시장치는 액정의 굴절율 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 통상적으로, 액정은 구동소자가 형성된 하부기판과 컬러필터가 형성된 상부기판사이에 주입되어 액정층을 형성하며, 상기 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어하므로써 정보를 표시하게 된다.
이러한 액정표시소자로는 다양한 종류가 존재하지만, 근래에는 주로 구동소자로서 박막트랜지스터가 채용된 TFT-LCD가 주로 사용되고 있다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 레이아웃도이다.
도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 단면도로서, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 액정표시장치는 게이트배선(13)과 데이터배선(27)이 서로 교차되게 배열되어 있고, 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(27)이 교차되는 지역에는 박막트랜지스터부(미도시)가 마련되어 있는 어레이기판과, 컬러필터층(미도시)이 형성된 컬러필터기판(51)과 이들 어레이기판(11)과 컬러필터기판(51)이 합착되어 이루는 공간내에 주입되는 액정층(미도시)으로 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 어레이기판(11)상에 배열되는 데이터배선(27) 양측과 일정간격만큼 이격된 위치에 게이트실드라인(gate shield line)(15a)이 배열되어 있다.
또한, 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(27)이 교차되어 이루는 지역에 상기 박막트랜지스터부와 접속되는 화소전극(35a)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소전극(35a) 일부는 상기 게이트실드라인(15a)과 오버랩되어 있다.
또한, 상기 컬러필터기판(미도시)상에는 상기 어레이기판(11)과 합착되어 상기 게이트실드라인(15a)과 데이터라인(27)과 오버랩되도록 블랙매트릭스(53)이 형성되어 있다. 이때, 상기 컬러필터기판(27)과 어레이기판(11)이 합착되어질때, 상기 블랙매트릭스(53)과 게이트실드라인(15a)사이에는 합착마진(W)이 발생된다.
상기와 같이 구성되는 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조방법에 대해 도 3a 내지 도 3g를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3g는 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 3a를 참조하면, 어레이기판(11)상에 게이트배선을 형성하기 위해 제1 도전층(15)을 일정두께만큼 증착한다.
그다음, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 상기 도전층(15)상에 제1포토레지스트층(17)를 도포하고, 상기 제1 포토레지스트층(17)위에 제1 노광마스크(19)를 위치시킨후 이를 이용하여 상기 제1 포토레지스트층(17)을 노광(21) 및 현상한후, 이 현상된 제1포토레지스트층(17)를 마스크로 이용한 식각공정(23)을 통해 상기 제1 도전층(15)을 선택적으로 제거하여 게이트실드패턴(15a) 및 게이트배선(미도시; 13)을 동시에 형성한다.
이어서, 도 3d를 참조하면, 상기 게이트실드패턴(15a)을 포함한 기판전체에 게이트절연층(미도시)과 활성층으로 사용하기 위한 비정질실리콘층(25)을 순차적으로 적층한다.
그다음, 상기 비정질실리콘층(25)상에 소스/드레인을 형성하기 위한 제2 도전층(27)을 형성한후 상기 제2 도전층(27)상에 제2 포토레지스트층(29)을 도포
한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 비정질실리콘층(25)과 제2 도전층
(27)사이에는 불순물이 첨가된 설정 두께의 오우믹 컨택층이 형성되어 있다.
이어서, 상기 제2 포토레지스트층(29)위에 제2 노광마스크(31)를 위치시킨후 자외선과 같은 광을 조사하는 노광공정(33) 및 현상공정을 수행하여 상기 제2포토레지스트층패턴(미도시)을 형성한다.
그다음, 도 3e를 참조하면, 상기 제2포토레지스트층패턴(미도시)을 마스크로 상기 제2도전층(27)을 선택적으로 패터닝하여 데이터배선(27a)과 박막트랜지스터부의 소스/드레인전극(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 데이트배선(27a)은 앞서 형성된 게이트실드라인(15a)과 일정간격만큼 이격되게 형성되어 있으며, 게이트배선(미도시; 13)과는 서로 교차되게 형성되어 있다.
이어서, 상기 데이터배선(27a)을 포함한 기판전체에 절연막(35) 및 투명 물질층(37), 예를들어 ITO를 적층한후 그 위에 제3포토레스트층(39)을 도포한다.
그다음, 상기 제3 포토레지스트층(39)위에 제3 노광마스크(41)를 위치시킨후
자외선과 같은 광을 조사하는 노광공정(43) 및 현상공정을 진행한다.
이어서, 도 3f를 참조하면, 현상공정이 진행된 제3 포토레지스트층패턴(39)을 마스크로 상기 제2도전층(27)을 선택적으로 제거하여 박막트랜지스터부(미도시) 의 드레인전극(미도시)과 접속되는 화소전극(35a)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(25a)은 상기 게이트실드라인(15a)과 일정 부분이 오버랩되도록 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 안았지만, 상기 화소전극(35a)을 형성하기에 앞서 상기 절연막
(35)을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(미도시)을 노출시키는 콘택홀(미도시)을 형성한후 이 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 접속하는 화소전극을 형성하게 된다.
그러나, 상기와 같이 제조되는 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의하면, 게이트실드라인을 이용한 고개구율을 갖는 액정표시장치의 구조가 제안되었으나, 이 게이트실드라인 형성시에 일반 노광마스크를 이용한 패터닝공정을 진행하기 때문에 패터닝후의 게이트라인의 두께는 두꺼워지게 된다.
결구, 게이트실드라인의 두께(T1)가 너무 두껍게 되면 기판 전체 두께가 두꺼워지게 된다. 특히, 도 3g에서와 같이, 어레이기판에서 게이트실드라인위에 오버랩된 화소전극까지의 높이(H2)와 어레이기판에서 화소전극간 높이(H1)간에 0.3 μm 이상의 TFT 단차가 발생하게 된다.
따라서, 이러한 TFT 단차가 발생하므로 인해 액정표시장치 제조시의 러빙공정시 디스클리네이션(disclination)에 취약하게 되어 빛샘 불량이 발생하므로써 양산 적용이 어렵게 되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 단차에 의해 발생되는 빛샘을 방지할 수 있는 액정표시장치의 제조방 법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 어레이기판과 컬러필터기판을 제공하는 단계; 상기 어레이기판상에 제1도전층과 포토레지스트를 적층하는 단계; 회절마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 패터닝하는 단계; 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 상기 제1도전층을 선택적으로 제거하여 게이트실드라인 및 게이트배선을 형성하는 단계; 상기 게이트실드라인을 포함한 기판전체에 활성층 및 제2도전층을 적층하는 단계; 상기 제2도전층을 패터닝하여 상기 게이트실드라인과 이격되는 데이터배선을 형성하는 단계; 상기 데이터배선을 포함한 기판전체에 절연막과 투명물질층을 적층하는 단계; 및 상기 투명물질층을 패터닝하여 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 레이아웃도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도로서, 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 게이트배선(113)과 데이터배선(125a)이 서로 교차되게 배열되어 있고, 상기 게이트배선(113)과 데이터배선(125a)이 교차되는 지역에는 박막트랜지스터부(미도시)가 마련되어 있는 어레이기판과, 컬러필터층(미도시)이 형성된 컬러필터기판(51)과 이들 어레이기판 (111)과 컬러필터기판(151)이 합착되어 이루는 공간내에 주입되는 액정층(미도시)으로 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 어레이기판(111)상에 배열되는 데이터배선(125a) 양측과 일정간격만큼 이격된 위치에 게이트실드라인(gate shield line)(115a)이 배열되어 있다.
또한, 상기 게이트배선(113)과 데이터배선(125a)이 교차되어 이루는 지역에 상기 박막트랜지스터부와 접속되는 화소전극(135a)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소전극(135a) 일부는 상기 게이트실드라인(115a)과 오버랩되어 있다.
또한, 상기 컬러필터기판(미도시)상에는 상기 어레이기판(111)과 합착되어 상기 게이트실드라인(115a)과 데이터라인(125a)과 오버랩되도록 블랙매트릭스(153)이 형성되어 있다. 이때, 상기 컬러필터기판(151)과 어레이기판(111)이 합착되어질때, 상기 블랙매트릭스(153)과 게이트실드라인(115a)사이에는 합착마진(W)이 발생된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 대해 도 6a 내지 도 6h를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 6a를 참조하면, 어레이기판(111)상에 게이트배선(미도시; 113) 및 게이트실드라인(미도시; 115a)을 형성하기 위해 제1 도전층(115)을 일정두께만큼 증착한 후 상기 제1 도전층(115)상에 제1 포토레지스트(117)를 도포한다.
그다음, 도 6b를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트(117)위에 회절마스크
(119)를 위치시킨다. 이때, 상기 회절마스크(119)는 투명하게 이루어져 조사되는 물질을 기판으로 투과시키는 투과부와 함께, 어레이기판으로 투과되는 광의 세기를 조절하는 슬릿부(119a) 및 불투명하게 이루어져 조사되는 광을 블로킹하는 차단부(119b)로 구성되어 있다. 또한, 상기 슬릿부(119a)는 어레이기판에 형성되는 게이트실드라인에 대응하는 영역에 형성하고, 상기 차단부(119b)는 슬릿부(119a)의 양측면에 형성하며, 투과부는 화상이 표시될 표시부영역에 형성한다.
그다음, 상기 회절마스크(119)를 이용하여 제1포토레지스트(117)에 자외선과 같은 광을 이용한 노광공정(121)을 실시한다. 이때, 광을 조사한후 현상액을 작용시킴에 따라 상기 회절마스크(119)의 투과부에 대응하는 포토레지스트층 부분은 전부 제거되고, 슬릿부(119a)의 포토레지스트층 부분은 일부가 제거되어, 상기 제1도전층(115)상에는 포토레지스트패턴(미도시)만이 형성된다. 이때, 상기 차단부
(119a)에 대응하는 영역의 포토레지스트층(117)은 현상액에 의해 제거되지 않기 때문에, 최초에 적층된 두께를 그대로 유지하지만, 슬릿부(119a)에 대응하는 영역(게이트실드라인영역)은 포토레지스트층(117)의 일부만이 제거된다. 통상적으로 슬릿부에 의해 포토레지스트층의 약 절반 정도가 제거된다. 한편, 상기 회절마스크(19)는 경우에 따라 게이트실드라인 형성지역 및 게이트배선 형성지역위에 위치시키거나, 게이트실드라인 형성지역위에만 위치시킬 수도 있다.
이어서, 도 6c를 참조하면, 상기 포토레지스트패턴(미도시)으로 상기 제1도 전층(115)의 일부영역을 블로킹한 상태에서 식각공정을 통해 상기 제1도전층
(115)을 선택적으로 제거하여 게이트실드라인(115a) 및 게이트배선(미도시; 113) 을 형성한다. 이때, 상기 제1 도전층(115)중 포토레지스트패턴이 덮여 있지 않은 지역은 완전히 제거되고 상기 포토레지스트패턴 일부가 덮여진 지역 즉, 게이트실드라인 및 게이트배선 형성지역은 약 절반정도(115b)만큼 제거된다. 또한, 상기 게이트실드라인(115a)의 두께는 기존에 비해 약 절반 정도의 두께(T2)로 감소된다.
그다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 잔류하는 포토레지스트패턴(미도시)을 완전히 제거한후, 상기 게이트실드라인(115a)을 포함한 기판전체에 게이트절연층(미도시)과 활성층으로 사용하기 위한 비정질실리콘층(123)을 순차적으로 적층한다.
이어서, 상기 비정질실리콘층(123)상에 데이터배선 및 소스/드레인을 형성하기 위한 제2 도전층(125)을 형성한후 상기 제2 도전층(125)상에 제2 포토레지스트
(127)를 도포한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 비정질실리콘층
(123)과 제2 도전층(125)사이에는 불순물이 첨가된 설정 두께의 오믹 컨택층이 형성되어 있다.
이어서, 도 6d를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트(127)위에 제1 노광마스크
(129)를 위치시킨후 자외선과 같은 광을 조사하는 노광공정(131) 및 현상공정을 수행하여 상기 제2포토레지스트패턴(미도시)을 형성한다.
그다음, 상기 제2포토레지스트패턴(미도시)을 마스크로 상기 제2도전층
(125)을 선택적으로 제거하여 데이터배선(125a)과 박막트랜지스터부의 소스/드레인전극(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 데이트배선(125a)은 앞서 형성된 게이트실드 라인(115a)과 일정간격만큼 이격되게 형성되어 있으며, 게이트배선(미도시; 113)과는 서로 교차되게 형성되어 있다.
이어서, 도 6e를 참조하면, 상기 데이터배선(125a)을 포함한 기판전체에 절연막(133) 및 투명 물질층(135), 예를들어 ITO를 적층한후 그 위에 제3포토레스트
(137)를 도포한다.
그다음, 도 6f를 참조하면, 상기 제3 포토레지스트(137)위에 제2 노광마스크
(139)를 위치시킨후 자외선과 같은 광을 조사하는 노광공정(141) 및 현상공정을 진행하여 제2포토레지스트패턴(137a)을 형성한다.
이어서, 도 6g를 참조하면, 현상공정이 진행된 제3 포토레지스트패턴(137a)을 마스크로 상기 투명물질층(135)을 선택적으로 제거하여 박막트랜지스터부(미도시)의 드레인전극(미도시)과 접속되는 화소전극(135a)을 형성하여 박막트랜지스터를 완성한다. 이때, 상기 화소전극(135a)은 상기 게이트실드라인(115a)과 일정 부분이 오버랩되도록 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소전극 (135a)을 형성하기에 앞서 상기 절연막(133)을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(미도시)을 노출시키는 콘택홀(미도시)을 형성한후 이 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 접속하는 화소전극을 형성한다.
그다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 이렇게 완성된 박막트랜지스터부가 형성된 어레이기판(111)은, 블랙매트릭스(미도시; 도 5의 153)와 컬러필터층(미도시)이 형성된 컬러필터기판(미도시; 도 5의 151)에 합착시킨후, 이 합착된 공간내부에 액정(미도시)을 주입하므로써 액정표시패널을 완성한다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의하면, 회절마스크를 이용하여 데이터배선양측에 게이트실드라인을 형성하기 때문에 기존에 비해 게이트실드라인의 두께가 얇게 형성된다.
따라서, 도 6g에서와 같이, 게이트실드라인의 두께가 얇게 형성되어, 어레이기판에서 게이트실드라인위에 오버랩된 화소전극까지의 높이(H2)와 어레이기판에서 화소전극간 높이(H1)간의 차이는 기존에 비해 작기 때문에 박막트랜지스터 단차가 낮아지게 되므로써 러빙 디스클리네이션(rubbing disclination)과 신뢰성 불량을 개선시킬 수 있다.
따라서, 회절마스크를 통해 게이트실드라인의 단차를 낮출 수 있어 기존의 고개구율 구현으로 인해 발생하는 빛샘 불량을 개선시킬 수 있으므로 고온 신뢰성 개선이 가능하다.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 어레이기판과 컬러필터기판을 제공하는 단계;
    상기 어레이기판상에 제1도전층과 포토레지스트를 적층하는 단계;
    회절마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 패터닝하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 제1도전층을 선택적으로 제거하여 상기 제1 도전층 두께보다 얇은 두께를 가진 게이트실드라인 및 게이트배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트실드라인을 포함한 기판전체에 활성층 및 제2도전층을 적층하는 단계;
    상기 제2도전층을 패터닝하여 상기 게이트실드라인과 이격되는 데이터배선을 형성하는 단계;
    상기 데이터배선을 포함한 기판전체에 절연막과 투명물질층을 적층하는 단계; 및
    상기 투명물질층을 패터닝하여, 가장자리부분이 상기 게이트실드라인 상에 오버랩되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트실드라인과 게이트배선은 동시에 형성하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 데이터배선 형성시에 소스전극 및 드레인전극도 함께 형성하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 도전층은, 회절마스크를 이용한 패터닝시에 회절마스크를 통해 형성된 포토레지스트패턴에 의한 식각공정에 의해 상기 제1 도전층 두께의 절반 이하 두께만큼 제거되는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 회절마스크는 상기 게이트실드라인 패터닝시에 사용하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 회절마스크는 상기 게이트실드라인이 형성되는 제1도전층상에 도포되는 포토레지스트위에 위치하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 컬러필터기판상에 블랙매트릭스와 컬러필터층을 형성하는 단계 및 상기 컬러필터기판과 어레이기판을 합착하는 단계 및 합착된 상기 기판들사이 공간에 액정층을 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
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