KR101709346B1 - 횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제조방법은 기판 상에 게이트 전극, 게이트 라인 및 공통라인을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막이 형성된 기판상에 소스/드레인전극, 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 소스/드레인전극 및 데이터라인이 형성된 기판상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막이 형성된 기판상에 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀 및 상기 데이터라인의 양측에 상응하도록 차폐홀을 형성하는 단계와, 상기 차폐홀 및 콘택홀이 형성된 기판 상에 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
차폐, 횡전계

Description

횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법{In plane switching mode Liquid crystal display device and Method of manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 시야각이 좁은 기존의 액정표시장치의 단점을 극복하기 위한 횡전계형(IPS mode: In-Plane Switching mode) 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
일반적인 횡전계형 액정 표시 장치는, 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차지점에서 전압의 온/오프를 스위칭하는 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에 서로 교번하여 형성되는 공통 전극 및 화소 전극과, 상기 게이트 라인과 평행한 방향으로 형성되는 공통 라인과, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 분기되는 화소 전극을 일체형으로 연결하는 인출부와, 상기 분기되는 공통 전극을 일체형으로 연결하여 형성된 공통라인를 포함하여 이루어진다.
이러한 횡전계형 액정 표시 장치는, 상기 서로 이격되며 교번하여 형성된 공통 전극과 화소 전극의 사이에 횡전계가 조성되어 상기 횡전계에 의해 액정이 구동 된다.
상기와 같은 횡전계형 액정표시장치는 데이터 라인과, 그 데이터 라인과 보호막을 사이에 두고 위치하는 화소전극 사이에는 기생 커패시턴스(Cdp)가 형성되고, 이 기생 커패시터(Cdp)에 의해, 데이터 라인과 인접한 화소전극 사이의 영역에 위치하는 액정의 배열이 데이터 신호에 영향을 받아 그 영역에서 투과율이 변하게 되면서 수직 크로스토크 현상이 발생되는 문제점이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목적은 데이터 라인과 화소 전극 사이의 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있도록 하는 횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 제조방법은 기판 상에 게이트 전극, 게이트 라인 및 공통라인을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막이 형성된 기판상에 소스/드레인전극, 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 소스/드레인전극 및 데이터라인이 형성된 기판상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막이 형성된 기판상에 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀 및 상기 데이터라인의 양측에 상응하도록 차폐홀을 형성하는 단계와, 상기 차폐홀 및 콘택홀이 형성된 기판 상에 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 공통전극은 상기 데이터라인의 양측에 형성된 차폐홀 내부에 형성되어 상기 데이터 라인과 상기 화소전극간의 신호를 차폐한다.
상기 차폐홀 및 콘택홀을 형성하는 단계는 상기 보호막 상에 마스크를 이용하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 보호막을 식각하여 상기 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토 레지스트 패턴을 에싱하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 보호막을 식각하여 상기 차폐홀을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 마스크는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 이용하여 형성한다.
상기 차폐홀을 형성한 후 잔존하는 상기 보호막은 3000Å~ 3㎛의 두께를 갖는다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 기판 상에 일방향으로 배열되는 게이트 라인 및 상기 게이트 라인과 수직으로 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 데이터 라인과, 상기 화소영역의 일영역에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 화소영역 내에서 분기되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접속하는 화소전극과, 상기 화소영역 내에서 상기 화소전극과 교대로 배치되며, 상기 데이터 라인의 양측에 형성된 차폐홀 내부에 형성되는 공통전극을 포함한다.
상기 차폐홀 내부에 형성되는 상기 공통전극은 상기 데이터 라인과 상기 화소전극간의 신호를 차폐한다.
본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법은 데이터 라인(108d)의 양측에 차폐홀(111e)을 형성하고, 상기 차폐홀 내부에 공통전극(112b)을 형성하여 차폐홀(111e) 내부에 형성된 공통전극(1112b)을 통해 데이터 라인(108d)의 신호를 차단함으로써, 데이터 라인(108d)과 화소전극(112a)간의 신호가 차폐되어 데이터 라인(108d)과 화소전극(112a) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스를 감소시키게 되고, 데이터라인과 인접한 화소전극 사이의 영역에 위치하는 액정의 배열이 데이터 신호에 영향을 받아 그 영역에서 투과율이 변하게 되면서 발생되는 수직 크로스 토크현상을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
이하는 첨부된 도면을 참조하여 횡전계형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 1a는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 Ｉ-Ｉ'선상의 단면도, Ⅱ-Ⅱ'선상의 단면도, Ⅲ-Ⅲ'선상의 단면도, Ⅳ-Ⅳ'선상의 단면도, Ⅴ-Ⅴ'선상의 단면도를 도시하고 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판은 기판(110)상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 라인(102a)과 데이터라인(108c)이 형성되어 있다. 상기 게이트라인(102a)과 데이터라인(108d)의 교차영역에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 형성되고, 상기 화소영역 내에는 횡전계를 발생시켜 액정(미도시)을 구동시키는 공통전극(112b)과 화소전극(112a)이 배치되고 있다.
상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 라인과 일체형으로 형성된 게이트 전극(102b)과, 상기 데이터라인(108d)에 연결된 소스 전극(108a) 및 상기 소스 전극(108a)과 대향하도록 형성된 드레인 전극(108b)과, 상기 게이트 전극(102b)에 공 급되는 게이트 전압에 의해 상기 소스전극(108a)과 드레인 전극(108b)간의 채널영역을 형성하는 액티브층(106a,106b)을 포함한다.
상기 공통전극(112b)은 상기 화소영역 내로 분기되어 화소전극(112a)과 교대로 배치되고, 데이터 라인(108d)과 오버랩되도록 상부에 형성되며, 게이트 라인(102a)과 평행하게 배치되는 공통라인(102c)과 제1 콘택홀(111e)을 통해 연결된다. 그리고, 공통라인(102c)은 데이터 라인(108)과 평행하도록 배열되며, 상기 게이트 라인(102a)과 동일층으로 형성된다.
상기 화소전극(112a)은 일측이 상기 공통전극(112b)과 교대로 배치되도록 형성되고, 다른 일측은 상기 공통라인(102c)과 오버랩되도록 형성된 연결배선과 일체형으로 형성되고, 연결배선은 제2 콘택홀(111a)을 통해 드레인 전극(108b)과 연결된다.
상기 게이트라인(102a)과 데이터라인(108d)은 구동회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트패드라인(102d)과 데이터패드라인(108e)에 연결되며, 상기 게이트패드라인(102d)은 게이트 콘택홀(111c)을 통해 상기 구동회로부로부터 주사신호를 인가받는 게이트 패드전극(112c)과 전기적으로 접속되고, 상기 데이터패드라인(108e)은 데이터 콘택홀(111d)을 통해 상기 구동회로부터로 데이터신호를 인가받는 데이터 패드전극(112d)과 전기적으로 접속된다.
그리고, 데이터 라인(108d)의 양측에 차폐홀(111e)을 형성하고, 상기 차폐홀 내부에 공통전극(112b)을 형성한다. 이로써, 차폐홀(111e) 내부에 형성된 공통전극(1112b)을 통해 데이터 라인(108d)의 신호를 차단함으로써, 데이터 라인(108d)과 화소전극(112a)간의 신호가 차폐되어 데이터 라인(108d)과 화소전극(112a) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스를 감소시키게 되고, 데이터라인과 인접한 화소전극 사이의 영역에 위치하는 액정의 배열이 데이터 신호에 영향을 받아 그 영역에서 투과율이 변하게 되면서 발생되는 수직 크로스 토크현상을 방지할 수 있게 된다.
다음은 상술한 바와 같은 횡전계형 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법을 상세히 설명하고자 한다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1b에 도시된 어레이 기판의 Ｉ-Ｉ'선, Ⅱ-Ⅱ'선, Ⅲ-Ⅲ'선, Ⅳ-Ⅳ'선, Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(100)상에 게이트 전극(102b), 게이트 라인(102a), 공통라인(102c), 게이트 패드(102d)를 형성한다.
게이트 전극(102b), 게이트 라인(102a), 공통라인(102c), 게이트 패드(102d)는 기판(100) 상에 게이트용 금속막을 증착한 후 제1 마스크를 이용하여 패터닝함으로써 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(102b), 게이트 라인(102a), 공통라인(102c), 게이트 패드(102d)이 형성된 기판(100) 전면에 게이트 절연막(104)을 형성한다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(104)이 형성된 기판(100)상에 화소영역에 액티브층(106a), 오믹콘택층(106b), 소스/드레인전극(108a, 108b) 및 데이터 라인(108d), 데이터 패드부에 데이터 패드라인(108e)을 형성한다.
상기 액티브층(106a), 오믹콘택층(106b), 소스/드레인전극(108a, 108b) 및 데이터 라인(108d), 데이터 패드라인(108e)은 게이트 절연막(104)가 형성된 기 판(100) 전면에 비정질실리콘막, n+ 비정질 실리콘막 및 데이터용 금속막을 형성한 후, 제2 마스크를 이용하여 패터닝함으로써 형성된다.
상기 소스/드레인전극(108a, 108b) 및 데이터 라인(108d), 데이터 패드라인(108e)은 제2 도전막이 패터닝됨으로써 형성되고, 액티브층(106a)은 소스/드레인전극(108a, 108b)의 하부에 비정질 실리콘막이 패터닝됨으로써 형성되고, 소스/드레인전극(108a, 108b)과 동일한 형태로 패터닝된 오믹콘택층(106b)은 n+비정질 실리콘막이 패터닝됨으로써 형성된다.
또한, 상기 데이터 라인(108d), 데이터 패드라인(108e) 하부 각각에는 상기 데이터 라인(108d), 데이터 패드라인(108e)과 동일한 형태로 패터닝된 비정질 실리콘패턴과 n+ 비정질 실리콘패턴(미도시)이 적층 형성된다.
한편, 액티브층(106a), 오믹콘택층(106b), 소스/드레인전극(108a, 108b) 및 데이터 라인(108d), 데이터 패드라인(108e)은 회절마스크를 이용하여 하나의 마스크공정(제2 마스크공정)으로 동시에 형성할 수도 있고, 두 장의 마스크공정(액티브층(106a) 및 오믹콘택층(106b)을 형성하는 하나의 마스크공정과 소스/드레인전극(108a, 108b), 화소전극(112a) 및 데이터라인(108d)을 형성하는 하나의 마스크공정)으로 형성할 수도 있다.
이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(106a), 오믹콘택층(106b), 소스/드레인전극(108a, 108b) 및 데이터 라인(108d), 데이터 패드라인(108e)이 형성된 기판(100)상에 보호막(109)을 형성하고, 상기 보호막(109)에 콘택홀(111a), 차폐홀(111e), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)을 형성한다.
상기 콘택홀(111a), 차폐홀(111e), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)은 상기 보호막(109) 상에 제3 마스크를 이용하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 보호막을 패터닝하여 형성한다.
상기 제2 포토레지스트 패턴은 제3 마스크를 이용하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성한 후 에싱하여 형성된다.
이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 제3 마스크는 광을 투과시키는 투과영역과, 광의 일부분을 투과시키고 일부분은 차단시키는 반투과영역과, 광을 차단시키는 차단영역을 포함하는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. 이때, 반투과영역은 차단영역보다 투과율이 높은 영역으로써, 사진공정을 통해 형성되는 반투과영역에서의 포토레지스트 패턴의 두께는 차단영역에서의 포토레지스트 패턴의 두께보다 낮게 형성된다.
따라서, 반투과영역은 상기 차폐홀이 형성되는 영역에 배치되고, 투과영역은 상기 데이터 콘택홀, 게이트 콘택홀, 제1 콘택홀이 형성되는 영역에 배치되고, 상기 차단영역은 상기 투과영역과 반투과영역이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에 모두 배치된다.
이와 같이 형성된 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 보호막(109)을 식각하여 콘택홀(111a), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)을 형성한다.
이어, 제1 포토레지스트 패턴을 에싱하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이를 식각마스크로 보호막을 식각하여 차폐홀(111e)을 형성한다.
이때, 제2 포토레지스트 패턴은 제1 포토레지스트 패턴을 에싱하여 차폐홀이 형성될 영역 및 콘택홀(111a), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)이 형성될 영역만 노출되도록 형성된다.
상기와 같이 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용하여 차폐홀(111e), 콘택홀(111a), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111e)을 형성하게 되면, 차폐홀(111e)는 콘택홀(111a), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)의 깊이보다 낮은 깊이로 형성된다.
이때, 콘택홀(111a), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111e)의 형성 한 후 보호막은 잔존하지 않지만, 차폐홀(111e)을 형성한 후 보호막은 잔존하게 되는 데, 차폐홀(111e)이 형성된 후 잔존하는 보호막(110)은 3000Å~ 3㎛의 두께를 갖는다.
이어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 콘택홀(111a), 차폐홀(111e), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)이 형성된 기판(100)상에 화소전극(112a), 공통전극(112b), 데이터 패드전극(112d), 게이트 패드전극(112e)을 형성한다.
상기 화소전극(112a), 공통전극(112b), 데이터 패드전극(112c), 게이트 패드전극(112d)은 콘택홀(111a), 차폐홀(111e), 게이트 패드홀(111c), 데이터 패드홀(111d)이 형성된 기판(110) 전면에 투명 금속막을 형성한 후, 제4 마스크를 이용하여 패터닝함으로써 형성된다.
상기 데이터 패드전극(112d)은 데이터 패드홀(111d) 내부에 형성되어 데이터 패드라인(108e)과 접속되고, 상기 게이트 패드전극(111c)은 게이트 콘택홀(102c) 내부에 형성되어 게이트 패드라인(112c)과 접속되고, 상기 공통전극(112b)은 차페 홀(111e) 내부에 형성된다.
그리고, 데이터 라인(108d)의 양측에 차폐홀(111e)을 형성하고, 상기 차폐홀 내부에 공통전극(112b)을 형성한다. 이로써, 차폐홀(111e) 내부에 형성된 공통전극(1112b)을 통해 데이터 라인(108d)의 신호를 차단함으로써, 데이터 라인(108d)과 화소전극(112a)간의 신호가 차폐되어 데이터 라인(108d)과 화소전극(112a) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스를 감소시키게 되고, 데이터라인과 인접한 화소전극 사이의 영역에 위치하는 액정의 배열이 데이터 신호에 영향을 받아 그 영역에서 투과율이 변하게 되면서 발생되는 수직 크로스 토크현상을 방지할 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치를 도시한 평면도 및 단면도
도 2a 내지 도 2d는 도 1a에 도시된 어레이 기판의 Ｉ-Ｉ'선, Ⅱ-Ⅱ'선, Ⅲ-Ⅲ'선, Ⅳ-Ⅳ'선, Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도들

Claims (7)

  1. 기판 상에 게이트 전극, 게이트 라인 및 공통라인을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와,
    상기 게이트 절연막이 형성된 기판상에 액티브층, 오믹콘택층, 소스/드레인전극 및 데이터 라인을 형성하는 단계와,
    상기 액티브층, 오믹콘택층, 소스/드레인전극 및 데이터라인이 형성된 기판상에 평평한 일면을 갖도록 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 보호막을 패터닝하여 형성된 기판상에 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀 및 상기 데이터라인의 양측에 상응하여 위치하는 차폐홀을 형성하는 단계와,
    상기 차폐홀 및 콘택홀이 형성된 보호막 상에 화소전극 및 상기 화소전극과 동일한 평면상에서 이격되어 배치되는 제 1 및 제 2 공통전극을 동시에 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 액티브층, 오믹콘택층, 소스/드레인전극 및 데이터 라인은 하나의 마스크 공정으로 동시에 형성되며,
    상기 제 1 공통전극은 상기 차폐홀 내부에 배치되도록 형성되고, 상기 제 2 공통전극은 상기 화소전극과 교대로 배치되며,
    상기 차폐홀은 상기 데이터 라인의 양측에 상응하여 위치하는 상기 공통라인과 중첩되도록 형성되는 횡전계형 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제 1 공통전극은
    상기 데이터 라인과 상기 화소전극간의 신호를 차폐하는 횡전계형 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 차폐홀 및 콘택홀을 형성하는 단계는
    상기 보호막 상에 마스크를 이용하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 보호막을 식각하여 상기 콘택홀을 형성하는 단계와,
    상기 제1 포토 레지스트 패턴을 에싱하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 보호막을 식각하여 상기 차폐홀을 형성하는 단계를 포함하는 횡전계형 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 마스크는
    3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 이용하여 형성하는 횡전계형 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 차폐홀을 형성한 후 잔존하는 상기 보호막은
    3000Å~ 3㎛의 두께를 갖는 횡전계형 액정표시장치의 제조방법.
  6. 기판 상에 일방향으로 배열되는 게이트 라인 및 상기 게이트 라인과 동일층에 배치되는 공통라인;
    상기 게이트 라인과 수직으로 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 라인;
    상기 화소영역의 일영역에 배치되는 박막트랜지스터;
    상기 게이트 라인, 상기 공통라인, 상기 데이터 라인 및 상기 박막트랜지스터 상에 배치되며 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출하는 콘택홀 및 차폐홀을 포함하는 보호막;
    상기 화소영역 내에서 분기되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 접속하는 상기 보호막 상의 화소전극; 및
    상기 화소전극과 동일 평면상에서 이격되어 배치되는 공통전극을 포함하며,
    상기 차폐홀은 상기 데이터 라인의 양측에 상응하여 위치하는 상기 공통라인과 중첩되며,
    상기 공통전극은 상기 차폐홀 내부에 배치되며 상기 데이터 라인과 중첩되는 제 1 공통전극 및 상기 화소영역 내에서 상기 화소전극과 교대로 배치되는 제 2 공통전극을 포함하는 횡전계형 액정표시장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 차폐홀 내부에 배치되는 상기 제 1 공통전극은
    상기 데이터 라인과 상기 화소전극간의 신호를 차폐하는 횡전계형 액정표시장치.
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