KR101308443B1 - 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계의 왜곡을 차폐하기 위해 형성되는 최외곽 공통전극을 이중두께로 형성하고 공통전극을 낮은 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되게 하여 최외곽 공통전극과 공통전극이 서로 오버랩되는 부분에서의 단차부를 없애서 빛샘을 방지하고자 하는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 횡전계방식 액정표시소자는 제 1 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과, 상기 공통배선으로부터 연장되고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성되어 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극과, 상기 공통배선에 콘택되고 그 일부가 제 1 두께보다 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극에 오버랩되는 복수개의 공통전극과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되고 상기 공통전극 사이에서 평행하도록 형성되는 복수개의 화소전극과, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 상기 공통전극은 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되는 것에 의해 상기 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.
IPS, 최외곽 공통전극, 개구율, 회절노광

Description

횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법{IN-PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING　THE SAME}
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’ 선상에서의 절단면도.
도 3은 종래 기술에 의한 빛샘 문제점을 도시한 사진도.
도 4는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도.
도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ’ 선상에서의 절단면도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 공정단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
211 : TFT 어레이 기판, 제 1 기판 212 : 게이트 배선
212a : 게이트 전극 213 : 게이트 절연막
215 : 데이터 배선 215a : 소스 전극
215b : 드레인 전극 216 : 보호막
217 : 화소전극 218 : 제 1 콘택홀
219 : 제 2 콘택홀 221 : 컬러필터층 어레이 기판
222 : 블랙 매트릭스 224 : 공통전극
225 : 공통배선 225a : 최외곽 공통전극
231 : 액정층
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 최외곽 공통전극이 배치되는 영역에서의 빛샘을 방지하여 화상품질을 향상시키고자 하는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.
상기 액정표시소자는 액정의 성질과 패턴의 구조에 따라서 여러 가지 다양한 모드가 있다.
구체적으로, 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN 모드(Twisted Nematic Mode)와, 한 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 광시야각을 구현하는 멀티도메인 모드(Multi-Domain Mode)와, 보상필름을 기판 외주면에 부착하여 빛의 진행방향에 따른 빛의 위상변화를 보상하는 OCB 모드(Optically Compensated Birefringence Mode)와, 한 기판 상에 두개의 전극을 형성하여 액정의 방향자가 배향막의 나란한 평면에서 꼬이게 하는 횡전계방식(In-Plane Switching Mode)과, 네 가티브형 액정과 수직배향막을 이용하여 액정 분자의 장축이 배향막 평면에 수직 배열되도록 하는 VA 모드(Vertical Alignment) 등 다양하다.
이중, 상기 횡전계방식 액정표시소자는 통상, 서로 대향 배치되어 그 사이에 액정층을 구비한 컬러필터층 어레이 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판으로 구성되는데, 상기 컬러필터층 어레이 기판에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층이 형성된다.
그리고, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판에는 단위 화소를 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성된 스위칭소자와, 간헐적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소전극이 형성된다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술의 횡전계방식 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ’ 선상에서의 절단면도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 빛샘 문제점을 도시한 사진도이다.
구체적으로, 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판(111)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(112)과 이에 수직 교차하는 복수개의 데이터 배선(115)에 의해 단위 화소가 정의되고, 상기 단위 화소에는 스위칭 소자 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선(125)과, 제 2 콘택홀(182)에 의해 공통배선(125)과 접속 하여 외부 구동회로로부터 Vcom 신호를 전달받는 복수개의 공통전극(124)과, 상기 공통전극(124) 사이에 교번되도록 형성되어 상기 공통전극(124)에 평행하여 횡전계를 형성하고 제 1 콘택홀(181)을 통해 드레인 전극(115b)에 콘택되는 화소전극(117)으로 구성된다.
이때, 데이터 배선(115)으로 흐르는 교류신호(AC)에 의해서 공통전극과 화소전극 사이의 횡전계가 간섭되는 현상을 차폐하기 위해 화소영역의 최외곽에 직류신호(DC)가 흐르는 최외곽 공통전극(125a)을 더 구비하는데, 이러한 최외곽 공통전극(125a)은 상기 공통배선(125)으로부터 연장되어 데이터 배선(115) 양모서리에 각각 형성된다. 즉, 화소영역의 최외곽에 위치하는 최외곽 공통전극(125a)은 인접하는 화소전극과의 사이에서 횡전계를 발생시킴과 동시에, 인접하는 데이터 배선의 간섭을 차폐하는 역할을 수행한다.
여기서, 데이터 배선과 인접한 공통전극(124)은 상기 최외곽 공통전극(125a)에 일부 오버랩되는데, 최외곽 공통전극과 공통전극(124)이 오버랩된 부분("A")에서 각 층의 두께에 의하여 단차가 생긴다.
이러한 횡전계방식 액정표시소자는 액정분자의 초기 배향방향을 결정하기 위해 박막트랜지스터 어레이 기판(111) 및 컬러필터층 어레이 기판(121) 내측면에 배향막(도시하지 않음)을 각각 형성하고 액정분자를 배열하고자 하는 방향으로 러빙처리한다.
즉, 기판 상면에 폴리아믹산, 가용성 폴리이미드 등을 도포하고, 60℃~80℃ 정도의 온도와 80℃~200℃ 정도의 온도에서 차례로 경화하여 폴리이미드화한 후, 러빙장치를 이용한 러빙공정으로 폴리이미드막 표면의 다수 영역에 다양한 배향패턴들을 형성한다. 여기서, 러빙 공정은 레이온, 나일론과 같은 러빙포로 감겨진 원통 형태의 러빙롤을 회전시켜, 상기 폴리이미드막 표면에 물리적인 마찰을 가하여 문질러 주는 방식으로 진행된다.
이때, 배향막의 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되면 그에 따라서, 액정분자들도 일정하게 배열되므로 전면적에 대해 균일하게 러빙되도록 하는 것이 중요하다.
그러나, 최외곽 공통전극(125a)과 공통배선(125)이 오버랩되어 있는 부분("A")에는 패턴의 단차에 의해 단차의 에지부분에 러빙포가 닿지 않아 러빙이 되지 않게 된다. 따라서, 러빙되지 않은 부분의 액정분자(131a)들은, 원하는 방향으로 배열이 제어되지 않고 무질서한 상태로 배열된다. 데이터 배선(115)과 최외곽 공통전극(125a) 사이에도 단차에 의한 러빙 불량과 전계왜곡에 의해 액정분자가 무질서하게 배열된다.
그리고, 최외곽 공통전극(125a)과 공통배선(125)이 오버랩되어 있는 부분("A")의 경우, 타영역 대비 배향막의 두께가 낮게 형성되는 현상이 있었다. 배향막의 두께가 낮은 경우 액정분자와 배향막 사이의 앵커링 에너지가 작어지는 문제점도 있었다.
이와같이, 액정분자의 배열이 무질서하게 되거나 액정분자와 배향막 사이의 앵커링 에너지가 작아지면 빛의 투과가 제어되지 않아서 상응하는 부분에서 투과율이 불균일해진다. 따라서, 상응하는 부분에, 도 2에 도시된 바와 같이, 빛샘을 차 광하는 블랙 매트릭스(122)를 형성한다. 하지만, 블랙 매트릭스는 차광물질로 형성되어 그 면적을 넓히는 경우 소자의 개구율이 줄어듦으로, 소자의 개구율을 확보하기 위해 그 폭을 늘이는 데 한계가 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 불균일하게 투과되는 빛의 양이 많으므로 블랙 매트릭스 사이로 빛샘이 발생하게 되는 것이다.
빛샘은 화이트 상태에서는 문제가 되지 않으나, 블랙 상태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 화상이 밝아져서 문제가 된다. 이는 블랙 상태의 휘도에 대한 화이트 상태의 휘도의 비로 계산되는 콘트라스트비를 떨어뜨려 화상품질을 저하시킨다.
이와같이, 종래 기술에 의한 횡전계방식 액정표시소자는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 최외곽 공통전극(125a)과 공통배선(125)이 오버랩되어 있는 부분("A")에는 패턴의 단차에 의해 러빙불량 및 배향막 두께 저하 등에 의한 빛샘이 발생하는데, 이러한 빛샘은 화이트 상태에서는 문제가 되지 않지만, 블랙 상태에서는 휘도가 높아져 콘트라스트비가 저하된다. 따라서, 소자의 화상품질이 떨어지게 된다.
한편, A영역에서 발생하는 빛샘을 완전히 제거하기 위해서 블랙 매트릭스의 면적을 넓게 형성하고 있는데, 이것은 소자의 개구율을 떨어뜨리는 원인으로도 작용한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 횡전계의 왜곡을 차폐하기 위해 최외곽 공통전극을 형성하되 최외곽 공통전극을 이중두께로 형성하고 공통전극을 낮은 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되게 하여 A 영역에 발생하는 단차부를 없앰으로써 소자의 콘트라스트비를 향상시키고 소자의 개구율도 향상시키고자 하는 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 제 1 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과, 상기 공통배선으로부터 연장되고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성되어 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극과, 상기 공통배선에 콘택되고 그 일부가 제 1 두께보다 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극에 오버랩되는 복수개의 공통전극과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되고 상기 공통전극 사이에서 평행하도록 형성되는 복수개의 화소전극과, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 상기 공통전극은 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되는 것에 의해 상기 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위한 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법은 기판 상에 금속을 증착하고 패터닝하여 게이트 배선, 게이트 전극, 공통배선을 형성하는 단계와, 상기 공통배선에 연결되고 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극으로부터 절연되는 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선에 교차하는 데이터 배선과 상기 반도체층 양측에 각각 구비되는 소스전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 공통배선 또는 최외곽 공통전극에 연결되고 상기 최외곽 공통전극 중 제 1 두께보다 두께가 얇은 제 2 두께 상에 그 일부가 오버랩되는 공통전극을 형성하는 단계와, 상기 공통전극에 평행하고 상기 드레인 전극에 콘택되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 공통전극은 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되는 것에 의해 상기 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 최외곽 공통전극을 이중두께로 형성하여 낮은 두께의 최외곽 공통전극 상부에 공통전극을 오버랩시킴으로써 그 부분에 단차가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 단차에 의해 액정배열 무질서를 방지할 수 있으므로 해당영역에서의 빛샘을 방지할 수 있으며, 단차부에서 빛샘이 발생하지 않으므로 블랙 매트릭스의 면적을 작게 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 단위 화소 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ’ 선상에서의 절단면도이며, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 공정단면도이다.
본 발명에 의한 횡전계방식 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판(211)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 게이트 배선(212)과 이에 수직 교차하는 복수개의 데이터 배선(215)에 의해 단위 화소가 정의되고, 상기 단위 화소에는 스위칭 역할을 하는 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 게이트 배선(212)에 평행하는 공통배선(225)과, 상기 공통배선(225)으로부터 연장되 고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성되어 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극(225a)과, 제 2 콘택홀(219)을 통해 상기 공통배선(225)에 콘택되어 Vcom 전압을 인가받는 복수개의 공통전극(224)과, 제 1 콘택홀(218)을 통해 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극(215b)에 콘택되고 상기 공통전극(224)에 평행하여 횡전계를 형성하는 화소전극(217)이 형성되어 각 단위 화소에 대한 전압 인가 유무에 의해 화상이 디스플레이된다.
그리고, 상기 TFT 어레이 기판에 대향합착되는 컬러필터층 어레이 기판(221)에는, 배선 및 박막트랜지스터가 배치된 화소영역 가장자리에 형성되어 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스(222)와, 상기 블랙 매트릭스 상에 색상을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러필터층(도시하지 않음)과, 상기 컬러필터층을 보호하고 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
상기 TFT 어레이 기판(211)과 컬러필터층 어레이 기판(221) 사이에는 액정층(231)이 더 구비되고, 상기 두 기판의 내측면에는 액정층의 초기배향을 결정하기 위해 배향막(도시하지 않음)이 각각 구비된다. 상기 배향막은 패턴이 형성되어 있는 기판 상에 폴리이믹산을 떨어뜨려 회전도포법으로 전면에 고루 도포하고, 고온에서 경화하고 건조하여 폴리이미드화시킨 뒤, 그 표면을 러빙롤로 문질러 줌으로써 이방성을 부여한다.
이러한 횡전계방식 액정표시소자는, 상기 최외곽 공통전극(225a)을 일정한 두께로 형성하지 않고 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지도록 형성함을 특징으로 한다.
이때, 최외곽 공통전극의 제 2 두께가 제 1 두께보다 얇도록 형성하는데, 상기 데이터 배선에 인접하는 공통전극이 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되도록 함으로써, 상기 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않도록 할 수 있다.
상기 최외곽 공통전극의 제 1 ,제 2 두께의 차이는 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에 큰 단차가 발생하지 않도록 하면 무방하지만, 바람직하게는, 상기 최외곽 공통전극의 제 1 ,제 2 두께의 차이가 상기 공통전극의 두께와 동일하게 하거나 공통전극의 두께보다 크게 형성하여야 공통전극과 최외곽 공통전극의 오버랩에 의한 단차를 제거할 수 있을 것이다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 공통전극이 최외곽 공통전극 상부에 오버랩되는 부분(‘B')에서 단차가 발생하지 않는다. 이와같이, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에 단차가 생기지 않으므로 해당영역에서 러빙불량이 발생될 염려가 없고 배향막의 두께가 낮아져 앵커링 에너지가 작아질 이유도 없으므로 액정분자의 배향을 균일하게 제어할 수 있게 된다.
따라서, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 B부분에서 빛샘이 발생하지 않으므로 컬러필터층 어레이 기판(221)에 구비되는 블랙 매트릭스의 면적을 종래에 비해 “G" 크기만큼 작게 형성할 수 있다. "G" 크기만큼 블랙매트릭스의 크기를 작게 형성할 수 있고, 그만큼 소자의 개구율이 확보된다.
여기서, 상기 게이트 배선, 게이트 전극 또는 공통배선이 상기 최외곽 공통전극과 동일층에 구비될 수 있는데, 이 경우 상기 게이트 배선, 게이트 전극 또는 공통배선의 두께는 상기 최외곽 공통전극의 제 1 두께와 동일한 두께를 가지도록 한다.
이처럼, 게이트 배선, 게이트 전극, 공통배선 및 이중두께를 가지는 최외곽 공통전극을 동일층에 구비하기 위해서는 회절노광마스크를 이용한 포토식각기술이 적용되어야 할 것이다.
그리고, 상기 공통전극(224)과 화소전극(217)은 종래와 동일한 위치에 동일한 마진으로 형성하고, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질을 증착하고 패터닝하여 형성한다.
이때, 상기 게이트 배선(212)과 데이터 배선(215) 사이의 전면에는 게이트 절연막(213)이 형성되고, 상기 데이터 배선(215)과 화소전극(217) 사이의 전면에는 보호막(216)이 형성되어 서로 다른층을 절연시킨다.
따라서, 최외곽 공통전극을 게이트 배선과 동일층에 구비하고, 공통전극을 화소전극과 동일층에 구비하는 경우에는, 서로 오버랩되는 최외곽 공통전극과 공통전극 사이에는 게이트절연막 및 보호막의 적층막이 개재된다.
참고로, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선(212)의 소정 영역인 게이트 전극(212a)과, 상기 게이트 전극(212a)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(213)과, 상기 게이트 전극(212a) 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층(미도시)과, 상기 데이터 배선(215)에서 분기되어 상기 반도체층 상에 형성되는 소스 전극(215a) 및 드레인 전극(215b)으로 구성되며, 이러한 박막트랜지스터를 포함한 전면에는 절연막인 보호막(216)이 구비된다.
이하에서는 도 6a 내지 도 6e를 참고로 하여 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(211) 상에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등을 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 금속층(210)을 형성한다.
이후, 상기 금속층(210) 상부에 스핀(spin)법, 롤 코팅(roll coating)법 등으로 UV 경화성 수지(Ultraviolet curable resin)인 포토레지스트(Photo resist)를 도포한 후, 상기 포토레지스트 상부에 회절노광마스크(도시하지 않음)를 씌워서 UV 또는 x-선 파장에 노출시켜 노광시킨 뒤, 회절노광된 포토레지스트를 현상하여 이중두께의 포토레지스트 패턴(208)을 형성한다.
여기서, 상기 회절노광마스크는 투명기판 상에 금속재질의 차광층 및 반투과층이 형성되어, 투과영역, 반투과 영역, 차광영역의 3영역으로 분할되는데, 투과영역에는 광투과율이 100%이고, 차광영역은 광투과율이 0%이며, 반투과 영역은 광투과율이 0%~100%미만이다.
따라서, 회절 노광된 상기 포토레지스트 패턴(208)의 잔존 두께도 3영역으로 구분되는데, 회절노광 마스크의 투과영역에 얼라인되어 이후 현상공정에서 완전히 제거되는 부분과, 회절노광 마스크의 차광 영역에 얼라인되어 이후 현상공정에서 전혀 제거되지 않는 부분과, 회절노광 마스크의 반투과영역에 얼라인되어 중간두께를 가지는 부분으로 구분된다. 다만, 노광된 부위가 제거되는 포토레지스트는 포지 티브 포토레지스트에 한하며, 네가티브 포토레지스트는 노광되지 않은 부위가 제거된다.
이와같이 형성된 포토레지스트 패턴은 게이트 배선, 게이트 전극, 공통배선 및 최외곽 공통전극이 형성될 영역에 제거되지 않고 그대로 남아있게 되는데, 최외곽 공통전극이 형성될 영역 중에서 공통전극이 오버랩될 영역의 포토레지스트 패턴은 중간두께를 가진다.
이후, 이중두께의 포토레지스트 패턴(208)을 마스크로 하여 상기 금속층(210)을 식각하여, 도 6b에 도시된 바와 같이, 게이트 배선(도 4의 212 참고), 게이트 전극(212a), 공통배선(225) 및 최외곽 공통전극(225a)을 형성한다.
이때, 상기 최외곽 공통전극은 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성하며 상기 공통배선(225)과 일체형으로 형성된다. 그리고, 상기 게이트 배선, 게이트 전극, 공통전극 및 최외곽 공통전극은 동일한 두께를 가지는데, 이 두께를 제 1 두께로 표현하기로 한다.
이어서, 중간두께의 포토레지스트 패턴(208)이 완전히 제거될 때까지 상기 포토레지스트 패턴(208)을 에싱하고, 도 6c에 도시된 바와 같이, 에싱된 포토레지스트 패턴 사이로 노출된 최외곽 공통전극(225a)의 일부를 일정두께만큼 식각한다. 이때, 제 1 두께를 가지던 최외곽 공통전극의 일부는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께가 된다. 후공정에서, 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상부에 공통전극이 오버랩될 것인데, 상기 최외곽 공통전극의 제 1 ,제 2 두께의 차가 상기 공통전극의 두께와 동일하거나 또는 공통전극의 두께보다 크도록 형성하여, 공통전극이 제 2 두께를 가지는 최외곽 공통전극에 오버랩될 때 전체적으로 단차가 발생하지 않도록 한다.
이후, 상기 포토레지스트 패턴(208)을 제거하고, 6e에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(212a)을 포함한 전면에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기 절연물질을 통상, 플라즈마 강화형 화학 증기 증착(PECVD:plasma enhanced chemical vapor deposction) 방법으로 증착하여 게이트 절연막(213)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트 절연막을 포함한 전면에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 고온에서 증착한후 포토식각공정으로 패터닝하여 게이트 전극(212a) 상부의 게이트 절연막 상에 독립된 섬 모양의 반도체층(214)을 형성한다.
계속하여, 상기 반도체층(214)을 포함한 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd : Aluminum Neodymium), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 금속을 증착하고 패터닝하여 데이터 배선(215) 및 소스/드레인 전극(215a/215b)을 형성한다.
상기 데이터 배선(215)은 단위 화소를 정의하기 위해 상기 게이트 배선에 수직하도록 형성하고, 상기 소스/드레인 전극(215a,215b)은 상기 반도체층(214)의 양 끝단에 각각 형성하여 게이트 전극(212a), 게이트 절연막(213), 반도체층(214), 소스/드레인 전극(215a,215b)으로 적층되어 단위 화소에 인가되는 전압의 온/오프를 제어하는 박막트랜지스터를 완성한다.
다음, 상기 데이터 배선(215)을 포함한 전면에 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기절연물질을 증착하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질과 같은 유기절연물질을 도포하여 보호막(216)을 형성한다. 이어서, 상기 드레인 전극(215b) 상부의 보호막(216)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(218)을 형성하고, 공통배선 또는 최외곽 공통전극 상부의 게이트 절연막 및 보호막을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(도 4의 219)을 형성한다.
마지막으로, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(216)을 포함한 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질을 증착하고 포토식각공정으로 패터닝하여 복수개의 공통전극(224) 및 이에 평행하여 횡전계를 발생시키는 복수개의 화소전극(217)을 형성한다.
상기 공통전극은 제 2 콘택홀을 통해 최외곽 공통전극에 연결되고 화소전극은 제 1 콘택홀을 통해 드레인 전극에 연결된다. 이때, 데이터 배선과 인접해 있는 공통전극은 최외곽 공통전극에 오버랩되는데, 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 공통전극이 오버랩되므로 오버랩되는 영역에 단차가 발생할 염려가 없다.
이와같이 형성된 TFT 어레이 기판 전면에 배향막을 형성하고, 상기 TFT 어레이 기판에 대향하는 컬러필터층 어레이 기판에도 배향막을 형성한 후, 두 기판을 대향합착한후 그 사이에 액정층을 형성함으로써 횡전계방식 액정표시소자를 완성한다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가 진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 횡전계방식 액정표시소자는 다음과 같은 효과가 있다.
화소전극과 공통전극 사이의 횡전계가 데이터 배선의 AC에 의해 왜곡되는 것을 방지하기 위해 최외곽 공통전극을 구비하는 횡전계방식 액정표시소자에 있어서, 상기 최외곽 공통전극을 회절노광법을 적용하여 이중두께로 형성하여 낮은 두께의 최외곽 공통전극 상부에 공통전극이 오버랩되도록 함으로써 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않도록 한다. 이로써 소자의 콘트라스트비를 향상시키고 소자의 개구율도 향상시킬 수 있다.
즉, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에 단차가 발생하지 않으므로 단차에 의한 액정배열 무질서를 방지할 수 있고 배향막의 두께가 다른 영역에 비해서 얇게 도포되는 것을 방지할 수 있어서 해당영역에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
결국, 최외곽 공통전극과 공통전극이 오버랩되는 부분에서 빛샘이 발생하지 않으므로 블랙 매트릭스의 면적을 작게 형성하여 소자의 개구율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 블랙 상태에서의 휘도를 낮출 수 있게 되어 소자의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (15)

  1. 제 1 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소영역에 형성된 박막트랜지스터와,
    상기 게이트 배선에 평행하는 공통배선과,
    상기 공통배선으로부터 연장되고 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성되어 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극과,
    상기 공통배선에 콘택되고 그 일부가 제 1 두께보다 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극에 오버랩되는 복수개의 공통전극과,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 콘택되고 상기 공통전극 사이에서 평행하도록 형성되는 복수개의 화소전극과,
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며,
    상기 공통전극은 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되는 것에 의해 상기 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극의 제 1 ,제 2 두께의 차는 상기 공통전극의 두께와 동일하거나 또는 공통전극의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선, 상기 게이트 배선의 소정 영역인 게이트 전극 또는 공통배선의 두께는 상기 최외곽 공통전극의 제 1 두께와 동일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극과 공통전극 사이에 절연막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전극과 화소전극은 동일층에 구비되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 ,제 2 기판의 내측면에 배향막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
  8. 기판 상에 금속을 증착하고 패터닝하여 게이트 배선, 게이트 전극, 공통배선을 형성하는 단계와,
    상기 공통배선에 연결되고 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 전극으로부터 절연되는 반도체층을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 배선에 교차하는 데이터 배선과 상기 반도체층 양측에 각각 구비되는 소스전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계와,
    상기 공통배선 또는 최외곽 공통전극에 연결되고 상기 최외곽 공통전극 중 제 1 두께보다 두께가 얇은 제 2 두께 상에 그 일부가 오버랩되는 공통전극을 형성하는 단계와,
    상기 공통전극에 평행하고 상기 드레인 전극에 콘택되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 공통전극은 두께가 얇은 제 2 두께의 최외곽 공통전극 상에 오버랩되는 것에 의해 상기 공통전극과 최외곽 공통전극이 오버랩되는 부분에서 단차가 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극을 형성하는 단계에서, 회절노광마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 ,제 2 두께의 단차를 가지는 최외곽 공통전극을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 금속층을 형성하는 단계와,
    상기 금속층 상에 이중두께를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 제 1 두께를 가지는 최외곽 공통전극을 형성하는 단계와,
    상기 이중두께를 가지는 포토레지스트 패턴을 에싱하여 낮은 두께의 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와,
    상기 에싱된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 제 1 두께를 가지는 최외곽 공통전극의 일부를 식각하여 제 1 ,제 2 두께를 가지는 최외곽 공통전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통배선 및 최외곽 공통전극은 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통배선은 상기 최외곽 공통전극의 제 1 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 최외곽 공통전극은 상기 데이터 배선과 인접한 화소영역 가장자리에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통전극 및 화소전극은 투명한 도전물질로 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 화소전극을 형성하는 단계 이후,
    상기 기판 전면에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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