KR102670830B1 - 액정표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 제 2 보호층과 제 2 전극 사이에 고밀도의 무기절연물질인 식각방지막을 구비하게 된다.
이에 따라, 습식 식각 공정에서 제 2 보호층의 식각되는 것을 방지하여 단차가 최소화된 제 1 배향막을 형성할 수 있게 되고, 이에 따라 액정분자들이 일정한 방향으로 균일하게 배향될 수 있게 되어, 액정표시장치의 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있게 된다.
이에 따라, 습식 식각 공정에서 제 2 보호층의 식각되는 것을 방지하여 단차가 최소화된 제 1 배향막을 형성할 수 있게 되고, 이에 따라 액정분자들이 일정한 방향으로 균일하게 배향될 수 있게 되어, 액정표시장치의 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 구동된다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD: Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과 화소전극이 형성된 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
또한, 최근에는 상하 기판 중 하나의 기판에 전극들이 교대로 배치되고 기판들 사이에 액정이 배치되어 영상을 표시하는 횡전계 방식 액정표시장치가 개발되고 있다.
통상적으로, 횡전계 방식 액정표시장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하고, 주로 컬러필터 어레이가 형성된 컬러필터 기판과 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판이 액정을 사이에 두고 합착되어 형성된다.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 상에 게이트 라인과 데이터 라인의 교차로 정의된 셀 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 화소 전극, 공통 전극을 구비한다. 박막 트랜지스터(thin film transistor: 이하는 TFT라 지칭함)는 게이트 라인으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터 신호를 화소 전극으로 공급한다. 화소 전극은 TFT로부터의 데이터신호를 공급받아 액정이 구동되게 하고, 공통 전극은 액정구동 시 기준이 되는 공통 전압을 공급받는다. 액정은 화소 전극의 데이터 신호와 공통 전극의 공통 전압에 의해 형성된 전계에 따라 회전하여 광 투과율을 조절함으로써 계조가 구현된다.
최근에는 횡전계 액정표시장치보다 시야각 특성이 우수한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치가 제안되었다.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(100)에서는, 일 방향으로 직선 형태를 가지는 게이트 배선(43)이 구성되어 있으며, 이러한 게이트 배선(43)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 직선 형태의 데이터 배선(51)이 구성되고 있다.
또한, 화소영역(P)에는 상기 데이터 배선(51) 및 게이트 배선(43)과 연결되며, 게이트 전극(미도시)과 게이트 절연막(미도시)과 반도체층(미도시)과 소스 및 드레인 전극(55, 58)을 포함하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
또한, 화소영역(P)에는 판 형태의 공통전극(60)이 형성되어 있다.
또한, 화소영역(P)을 포함하는 표시영역 전면에는 화소영역(P)에 대응하여 상기 판 형태의 공통전극(60)과 중첩하며 화소영역(P) 내에 바(bar) 형태의 다수의 개구(op)를 갖는 화소전극(70)이 형성되어 있다. 이때 상기 공통전극(60)은 표시영역 전면에 형성되나 하나의 화소영역(P)에 대응되는 부분을 점선으로 나타내었다.
이러한 구성을 갖는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(100)는 화소영역(P)별로 다수의 바(bar) 형태의 개구(op)를 갖는 상기 화소전극(70)과 공통전극(60)에 전압이 인가됨으로써 프린지 필드(Fringe field)를 형성하게 된다.
도 2a 내지 2f는 절단선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절단한 부분의 제조공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상부에 공통전극(60)이 배치되고, 공통전극(60) 상부에 보호층(80)이 배치되고, 보호층(80) 상부에 투명 도전성 물질층을 배치하고 이를 패터닝 하여 화소전극(70)을 형성한다.
여기서, 공통전극(60)과 화소전극(70)은 투명 도전성 물질 예를 들면, 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착함으로써 형성한다.
도 2b 내지 2e에 도시된 바와 같이, 화소전극(70) 상부에 포토 공정을 통해 일정영역을 노출하는 포토 레지스트 패턴(30)을 형성하고, 습식 식각 공정을 통하여 포토 레지스트 패턴(30)이 형성되지 않은 영역을 제거하여 화소전극(70)의 개구(op)를 갖는 패턴을 형성하게 되고, 화소전극(70)과 보호층(80)상에 배향막(90)이 형성되게 된다.
또한, 도 2f에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)은 액정(98)을 사이에 두고 합착되어 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(100)가 형성될 수 있다.
여기서, 제 1 기판(11) 상에 화소전극(70)의 개구(op)를 갖는 패턴을 형성하기 위한 습식 식각 공정에서 화소전극(70) 하부에 위치하고 있는 보호층(80) 일부가 식각되어 보호층(80) 상의 단차(d1)가 형성되고, 화소전극(70)과 보호층(80) 상에 형성되는 배향막(90)은 보호층(80)의 식각에 의한 단차(d1)와 화소전극(70)의 두께에 의한 단차(d2)를 가지게 된다.
특히, 보호층(80)의 식각에 의한 단차(d1)가 배향막(90)의 단차(D)의 상당한 부분을 차지하고, 이는 액정(98) 구동시에 문제점을 발생시킨다.
먼저, 상기 액정(98)이 노멀리 블랙모드(Normally black mode)인 경우, 전압을 인가하지 않은 상태일 때는 블랙으로 표시된다.
즉, 전압이 인가되지 않을 경우, 액정(98)은 배향막(90)의 러빙(rubbing) 방향과 평행한 상태로 정렬해야만 한다.
그러나, 배향막(90)의 단차(D)로 인해 액정(98)들이 러빙 방향과 일치하지 않는 뒤틀림 현상이 나타나게 된다.
따라서, 배향막(90)의 단차(D)가 형성된 영역에서 불균일하게 형성되어 있는 액정(98)들에 의해 빛의 위상 지연(retardation)이 발생하게 되고, 이 위상 지연에 의해서 투과되는 선편광을 타원 편광으로 변화시키고, 이 타원 편광은 컬러 필터 쪽에 근접하게 형성되어 있는 균일한 액정(98) 층에서도 위상 지연을 발생시키게 된다.
결과적으로, 노멀리 블랙모드에서 전압이 인가되지 않을 때, 백라이트의 빛이 통과하게 되어 빛샘이 발생하는 문제가 있다.
또한, 배향막(90)의 단차(D)가 형성된 영역에서 불균일하게 형성되어 있는 액정(98)의 응답 불량에 따라 직전 화면과 새로운 화면이 겹쳐 보이는 잔상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 식각방지막을 배치하여 배향막의 단차를 최소화함으로써 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것에 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 기판과 상기 제 1 기판 상에 배치되는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터 상에 배치되는 제 1 보호층과 상기 제 1 보호층 상에 배치되는 제 1 전극과 상기 제 1 전극 상에 배치되고 무기절연물질로 이루어지는 제 2 보호층과 상기 제 2 보호층 상에 배치되고, 상기 무기절연물질로 이루어지는 식각방지막과 상기 식각방지막 상에 배치되는 제 2 전극과제 2 전극 상에 배치되는 배향막을 포함하며, 상기 제 2 보호층은 제 1 두께를 갖고, 상기 식각방지막은 상기 제 1 두께보다 작은 제 2 두께를 갖는 액정표시장치를 제공한다.
또한, 상기 제 2 두께는 500Å 이하일 수 있다.
그리고, 상기 식각방지막은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOn)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 식각방지막이 실리콘 질화막(SiNx)인 경우 의 결합비율이 1 내지 2.5일 수 있다.
또한, 상기 식각방지막이 실리콘 산화막(SiOn)인 경우 의 결합비율이 1 내지 2.5일 수 있다.
한편, 본 발명은 제 1 기판 위에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와 상기 박막트랜지스터 상에 제 1 보호층을 형성하는 단계와 상기 제 1 보호층 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와 상기 제 1 전극 상에 제 1 유량비의 제 1 및 제 2 반응가스를 이용하여 무기절연물질로 이루어지는 제 2 보호층을 형성하는 단계와 상기 제 2 보호층 상에 제 2 유량비의 상기 제 1 및 제 2 반응가스를 이용하여 상기 무기절연물질로 이루어지는 식각방지막을 형성하는 단계와 상기 식각방지막 상에 제 2 전극을 형성하는 단계와 상기 제 2 전극 상에 배향막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 유량비는 상기 제 1 유량비보다 큰 액정표시장치 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 식각방지막은 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 암모니아(), 실란()이고, 의 제 2 유량비는 9 내지 13으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 식각방지막은 실리콘 산화막(SiOn) 으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 이산화질소(), 실란()이고, 의 제 2 유량비는 0.5 내지 1.5로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 전극은 상기 식각방지막 상부로 바(bar) 형태의 다수의 개구를 가지며 위치하며, 상기 박막트랜지스터 또는 공통배선과 접촉하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 액정표시장치는, 제 2 보호층 전면에 식각방지막을 형성하여 습식 식각 공정에서 제 2 보호층이 식각되는 것을 방지함으로써, 배향막의 단차를 최소화할 수 있다.
이에 따라, 배향막의 단차에 따른 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2f는 절단선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절단한 부분의 제조공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 보호층의 단차에 의한 잔상수준을 나타낸 그래프이다.
도 6은 기존의 액정표시장치에서 단차가 발생된 모습을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 액정표시장치에서 단차가 개선된 모습을 나타낸 사진이다.
도 2a 내지 2f는 절단선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절단한 부분의 제조공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 보호층의 단차에 의한 잔상수준을 나타낸 그래프이다.
도 6은 기존의 액정표시장치에서 단차가 발생된 모습을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 액정표시장치에서 단차가 개선된 모습을 나타낸 사진이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1 기판(110) 상의 각 화소영역(P)내의 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 소자영역(TrA)에는 반도체층(115)과, 상기 반도체층(115) 위로 상기 기판(110) 전면에 게이트 절연막(118)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(118) 위로 상기 반도체층(115) 중 중앙부에 대응하여 게이트 전극(120)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 전극(120) 위로 제 1 기판(110) 전면에 상기 게이트 전극(120) 외부로 노출된 반도체층(115) 중 고농도 도핑 된 소스 및 드레인 영역(115b, 115c)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)을 구비한 층간절연막(123)이 형성되어 있다.
전술한 바에서는, 코플라나(co-planar) 구조의 박막트랜지스터(Tr)를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 보텀 게이트(bottom gate) 구조의 박막트랜지스터가 사용될 수도 있다.
또한, 상기 층간절연막(123) 위로 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 상기 소스 영역(115b) 및 드레인 영역(115c)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(155, 158)이 형성되어 있으며, 상기 소스 및 드레인 전극(155, 158) 위로 상기 드레인 전극(158)을 노출시키는 드레인 콘택홀(153)을 갖는 제 1 및 제 2 보호층(150, 180)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 보호층(150)과 제 2 보호층 (180)사이에는 제 1 전극(160)이 배치될 수 있고, 제 2 보호층(180) 상부에는 제 2 전극(170)이 배치될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)는 제 2 보호층(180)과 제 2 전극(170) 사이에 제 2 보호층(180)의 식각을 방지하기 위한 식각방지막(185)이 배치된다. 이에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)는 드레인 콘택홀(153)을 통해 드레인 전극(158)과 제 2 전극이(170)이 접촉하고 있으나, 다른 실시예에서는 드레인 콘택홀(153)을 통해 드레인 전극(158)과 제 1 전극(160)이 접촉할 수도 있다.
한편, 제 2 전극(170) 상에는 제 1 배향막(190)이 형성될 수 있다.
제 1 전극(160)과 상기 제 2 전극(170) 사이에는 제 2 보호층(180)이 형성됨으로써, 전압이 인가되면 프린지 필드(fringe field)를 형성하는 구조를 이룰 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 액정표시장치는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(Fringe-Field Switching: FFS)(200)로 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(170)중 하나는 화소전극이고 나머지 하나는 공통전극일 수 있다.
한편, 제 1 기판(110)에 대향하는 제 2 기판(120) 하부에는 빛의 누설을 방지하는 블랙 매트릭스(미도시)를 형성할 수 있고, 상기 블랙 매트릭스 사이에 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(미도시)을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 컬러필터층 하부에는 표면을 평탄화하고 컬러필터층을 보호하는 오버코트층(미도시)을 형성할 수 있고. 상기 오버코트층 하부에 제 2 배향막(191)을 형성할 수 있다.
이와 같은, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)은 액정(198)을 사이에 두고 합착되어 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(200)가 형성될 수 있다.
전술한 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(200)의 구성은 일 예시이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)는 제 2 전극(170)과 제 2 보호층(180) 사이에 식각방지막(185)이 구성되어 있다.
또한, 제 2 보호층(180)은 제 1 두께(B1)를 가지며, 식각방지막(185)은 상기 제 1 두께보다 작은 제 2 두께(B2)를 가질 수 있다.
또한, 제 2 보호층(180)이 가지는 제 1 두께(B1)는 2500Å 내지 3000Å일 수 있고, 바람직하게는 2800Å 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 식각방지막(185)이 가지는 제 2 두께(B2)는 500Å이하 일 수 있고, 바람직하게는 제 2 두께는 200 Å 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 식각방지막(185)은 무기절연물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 무기절열물질인 실리콘 산화막(SiOn) 또는 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 식각방지막(185)이 실리콘 질화막(SiNx) 인 경우 의 결합비율이 1 내지 2.5로 이루어질 수 있다.
따라서, 질소-수소결합(N-H)의 개수 또는 밀도가 실리콘-수소결합(Si-H)의 개수 또는 밀도와 같거나 2.5배 높은 결합을 이룰 수 있다.
또한, 식각방지막(185)이 실리콘 산화막(SiOn)인 경우 의 결합비율이 1 내지 1.5로 이루어질 수 있다.
따라서, 산소-질소결합(O-N)의 개수 또는 밀도가 실리콘-수소결합(Si-H)의 개수 또는 밀도와 같거나 1.5배 높은 결합을 이룰 수 있다.
이와 같이 형성된 식각방지막(185)은 제 2 보호층(180)보다 밀도가 높게(dense) 형성되어, 습식 식각 공정에서 제 2 보호층(180)이 식각되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이에 따라, 제 2 전극(170)을 포함하는 식각방지막(185)의 상부에 형성되는 제 1 배향막(190)의 단차(D)를 최소화할 수 있게 된다.
따라서, 제 1 배향막(190)의 단차(D)에 의한 빛샘 및 잔상 문제를 효과적으로 개선할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)의 제조방법에 대하여 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도4a에 도시된 바와 같이, 즉, 제 1기판(110)은 유리재질 또는 유연한 특성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있고, 제1 기판(110)의 전면에 무기절연물질 예를 들면 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 증착하여 게이트 절연막(118)을 형성하고, 게이트 절역막(118) 상부에 층간절연막(123) 형성할 수 있다
그 다음으로, 층간절연막(123) 상부에 제 1 보호층(150)을 형성할 수 있다. 즉, 층간절연막(123) 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하거나, 또는 유기절연물질 예를 들면 포토아크릴(photo acryl)을 도포함으로써 제 1 보호층(150)을 형성할 수 있다.
그 다음으로, 제 1 보호층(150) 상부에 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하여 제 1 전극(160)을 형성할 수 있다.
그 다음으로, 제 1 및 제 2 반응가스를 이용하여 무기절연물질로 이루어지는 제 2 보호층(180)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiO2)을 증착하여 제2 보호층(180)을 형성할 수 있다.
이때, 제 1 및 제 2 반응가스는 제 1 유량비를 가질 수 있다.
예를 들면, 제 2 보호층(180)이 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성된 경우, 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 암모니아(NH3), 실란(SiH4)이고, 암모니아(NH3)/ 실란(SiH4)의 제 1유량비는 2.5 내지 3.5일 수 있다.
또한, 제 2 보호층(180)이 실리콘 산화막(SiOn)으로 형성된 경우, 상기 제 1 및 제 2 반응가스 각각 이산화질소는 (NO2), 실란(SiH4)이고, 이산화질소(NO2)/실란(SiH4)의 제 1유량비는 0.1 내지 0.4일 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 반응가스를 이용하여 제 2 보호층(180) 상에 무기절연물질로 이루어지는 식각방지막(185)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어질 수 있다.
제 1 및 제 2 반응가스는 제 2 보호층(180)의 제 1 및 제 2 반응가스와 각각 동일한 반응가스일 수 있다.
다만, 식각방지막(185) 형성시 제 1 및 제 2 반응가스의 제 2유량비는 제 2 보호층(180) 형성시 제 1 및 제 2 반응가스의 제 1 유량비보다 높게 이루어질 수 있다.
예를 들면, 식각방지막(185)이 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성된 경우, 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 암모니아(NH3), 실란(SiH4)이고, 암모니아(NH3)/ 실란(SiH4)의 제 2 유량비는 9 내지 13일 수 있다.
또한, 식각방지막(185)이 실리콘 산화막(SiOn)으로 형성된 경우, 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 이산화질소는 (NO2), 실란(SiH4)이고, 이산화질소(NO2)/실란(SiH4)의 제 2유량비는 0.5 내지 1.5일 수 있다.
여기서, 공정의 간소화를 위하여 제 2 보호층(180)이 실리콘 질화물(SiNx)로 형성된 경우 이에 대응하여 식각방지막(185)도 실리콘 질화막(SiNx) 으로 형성할 수 있고, 제 2 보호층(180)이 실리콘 산화물(SiOn)로 형성된 경우 이에 대응하여 식각방지막(185)도 실리콘 산화막(SiOn)으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제 2 보호층(180)을 증착함에 있어서 RF 파워는 23000W/ 이하 일 수 있고, 제 2 보호층(180)의 제 1두께(B1)는 2500Å 내지 3000Å일 수 있으며, 바람직하게는 2800Å 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
식각방지막(185)을 증착함에 있어서 RF 파워는 25000W/ 이상 일 수 있고, 식각방지막(185)의 제 2두께(B2)는 500Å 내지 150 Å일 수 있으며, 바람직하게는 200Å 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 증착조건으로 식각방지막(185)을 증착하는 경우, 제 2 보호층(180) 전면에 제 2 보호층(180)보다 밀도가 높고(dense) 두께가 얇은 식각방지막(185)을 형성할 수 있게 되고, 습식 식각 공정에서 식각용액(etchant)에 의한 제 2 보호층(180)의 식각을 방지할 수 있게 된다.
그 다음으로 도 4c에 도시된 바와 같이, 식각방지막(185) 상부에 제 2 전극(170)을 형성할 수 있다.
즉, 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하여 제 2 전극(170)을 형성할 수 있다.
그 다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 포토 레지스터층을 제 2 전극(170)상에 형성하고, 마스크 패턴을 이용한 포토 공정을 통해 제 2 전극(170)의 상에 포토 레지스트 패턴(130)을 형성할 수 있다.
여기서, 제 2 전극(170) 상에 형성되는 포토 레지스트 패턴(130)은 바 형태로 제 2 전극(170) 중 어느 한 영역은 덮고 나머지 영역은 노출된 상태로 형성될 수 있다.
그 다음으로 도 4e에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트 패턴(130)이 형성된 제 2 전극(170)을 습식 식각 공정을 통하여 포토 레지스트 패턴(130)이 덮지 않고 노출된 영역을 식각할 수 있다.
여기서, 밀도가 높은(dense) 식각방지막(185)이 제 2 전극(170)이 식각되는 과정에서 식각방지막(185) 하부에 배치된 제 2 보호층(180)이 식각용액(etchant)에 의하여 식각되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그 다음으로 도 4f에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 통하여 포토 레지스트 패턴(130)을 제거한다.
그 다음으로 도 4g에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(170) 상에 제 1 배향막(190)이 형성된다.
여기서, 제 1 배향막(190)의 형성은 고분자 박막을 도포하고 제 1 배향막(190)을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 배향막(190)에는 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 배향막(190)을 배열시키는 방법으로 러빙(rubbing) 방법 또는 UV 조사 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 배향막(190)을 배열시키는 일 예로, 러빙 방법은 먼저 기판 위에 폴리이미드 계열의 유기 물질을 도포하고, 60 ~ 80℃ 정도의 온도에서 용제를 날리고 정렬시킨 후, 80 ~ 200℃ 정도의 온도에서 경화시켜 폴리이미드 제 1 배향막(190)을 형성한 후, 벨벳(velvet) 등을 감은 러빙포를 이용하여 상기 제 1 배향막(190)을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 배향 방향을 형성시키는 방법이다.
이러한, 러빙에 의한 방법은 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고, 안정된 배향을 할 수 있는 장점이 있다.
특히, 식각방지막(185)에 의하여 제 2 보호층(180)의 식각이 방지됨으로써, 단차(D)가 최소화된 제 1 배향막(190)을 형성할 수 있게 된다
따라서, 배향을 균일하게 할 수 있게 되어 단차(D) 영역의 배향불량을 방지함과 동시에 단차(D) 가 최소화된 제 1 배향막(190)을 형성할 수 있게 된다.
그 다음으로, 도 4h에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 액정층을 사이에 두고 합착되어, 본 발명의 액정표시장치(200)가 형성될 수 있다.
이 경우, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120) 내면에 각각 형성된 제 1 및 제 2 배향막(190, 191)상에 배치될 액정(198)분자들이 일정한 방향으로 균일하게 배향될 수 있게 되어, 액정(198) 배열의 뒤틀림에 따른 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있게 된다.
도 5는 보호층의 단차에 의한 잔상수준을 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 보호층(도2f의 80)의 단차(도2f의 d1) 깊이에 따라 잔상수준이 증가하는 것을 볼 수 있다.
이와 같이, 제 2 보호층(도2f의 80)의 식각 여부가 제 2 보호층(도2f의 80)의 단차(도 2f의 d1) 를 형성하게 하고, 제 2 보호층(도2f의 80)의 단차(도2f의 d1)에 따라 배향막(도2f의 90) 형성과정에서 배향의 불량 및 배향막(도2f의 90)의 단차(도2f의 D)가 발생되게 된다.
따라서, 배향막(도2f의 90)의 단차(도2f의 D)가 형성된 영역에서 불균일하게 형성되어 있는 액정(도2f의 98)의 응답 불량에 따라 직전 화면과 새로운 화면이 겹쳐 보이는 잔상이 발생하게 된다.
도 6은 기존의 액정표시장치에서 단차가 발생된 모습을 나타낸 사진이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기존의 액정표시장치(도2f의 100)는 습식 식각 공정에서 제 2 보호층(80)이 식각되어 형성된 단차(d1)에 의하여, 제 2 전극(70) 및 제 2 보호층(80) 상부에 형성되는 배향막(90)의 단차 (D)가 증가하게 되는 것을 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예의 액정표시장치에서 단차가 개선된 모습을 나타낸 사진이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제 2 보호층(180) 전면에 식각방지막(185)이 형성된 경우는 습식 식각 공정에서 제 2 보호층(180) 및 식각방지막(185)이 식각되지 않고 평탄한 형상을 유지하고 있다. 따라서, 제 2 보호층(180) 의 식각에 의한 단차(도6의 d1)를 방지하여, 제 2 전극(170) 및 식각방지막(185) 상부에 형성된 배향막(190)의 단차(D)가 최소화된 것을 볼 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도4h의 200)에서는, 제 2 보호층(도4h의 180)과 제 2 전극(도4h의 170) 사이에 고밀도의 무기절연물질인 식각방지막(도4h의 185)을 구비하게 된다.
이에 따라, 습식 식각 공정에서 제 2 보호층(도4h의 180)의 식각되는 것을 방지하여 단차(도4h의 D)가 최소화된 제 1 배향막(도4h의 190)을 형성할 수 있게 되고, 이에 따라 액정(도4h의 198)분자들이 일정한 방향으로 균일하게 배향될 수 있게 되어, 액정표시장치(도4h의 200)의 빛샘 및 잔상을 효과적으로 개선할 수 있게 된다.
본 발명을 설명함에 있어서, 프린지 필드 모드 액정표시장치를 일 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 전극이 형성되는 보호층의 식각을 방지하기 위하여 식각방지막이 사용될 수 있는 다양한 모드의 액정표시장치에 적용될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
110: 제 1 기판 120: 제 2 기판
118: 게이트 절연막 123: 층간 절연막
150: 제 1 보호층 160: 제 1 전극
170: 제 2 전극 180: 제 2 보호층
185: 식각방지막 190: 제 1 배향막
191: 제 2 배향막 198: 액정
D: 배향막의 단차 200: 액정표시장치
118: 게이트 절연막 123: 층간 절연막
150: 제 1 보호층 160: 제 1 전극
170: 제 2 전극 180: 제 2 보호층
185: 식각방지막 190: 제 1 배향막
191: 제 2 배향막 198: 액정
D: 배향막의 단차 200: 액정표시장치
Claims (12)
- 제 1 기판과;
상기 제 1 기판 상에 배치되는 박막트랜지스터와;
상기 박막트랜지스터 상에 배치되는 제 1 보호층과;
상기 제 1 보호층 상에 배치되는 제 1 전극과;
상기 제 1 전극 상에 배치되고 무기절연물질로 이루어지는 제 2 보호층과;
상기 제 2 보호층 상에 배치되고, 상기 무기절연물질로 이루어지는 식각방지막과;
상기 식각방지막 상에 배치되는 제 2 전극과;
제 2 전극 상에 배치되는 배향막
을 포함하며,
상기 제 2 보호층은 제 1 두께를 갖고,
상기 식각방지막은 상기 제 1 두께보다 작은 제 2 두께를 갖고,
상기 식각방지막은 상기 제 2 보호층보다 밀도가 높은
액정표시장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 두께는 500Å 이하인 액정표시장치.
- 제 1 항과 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식각방지막은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOn)으로 이루어지는 액정표시장치.
- 제 4 항에 있어서
상기 식각방지막이 실리콘 질화막(SiNx) 인 경우 의 결합비율이 1 내지 2.5인 액정표시장치.
- 제 4 항에 있어서
상기 식각방지막이 실리콘 산화막(SiOn)인 경우 의 결합비율이 1 내지 2.5인 액정표시장치.
- 제 1 기판 위에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막트랜지스터 상에 제 1 보호층을 형성하는 단계;
상기 제 1 보호층 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극 상에 제 1 유량비의 제 1 및 제 2 반응가스를 이용하여 무기절연물질로 이루어지는 제 2 보호층을 형성하는 단계;
상기 제 2 보호층 상에 제 2 유량비의 상기 제 1 및 제 2 반응가스를 이용하여 상기 무기절연물질로 이루어지는 식각방지막을 형성하는 단계;
상기 식각방지막 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;
상기 제 2 전극 상에 배향막을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 제 1 유량비 및 제 2 유량비 각각은 상기 제 1 반응가스/상기 제 2 반응가스로 정의되고,
상기 제 2 유량비는 상기 제 1 유량비보다 크고,
상기 식각방지막은 상기 제 2 보호층보다 밀도가 높은
액정표시장치 제조방법.
- 제 7 항에 있어서
상기 식각방지막은 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 암모니아(), 실란()이고, 의 제 2 유량비는 9 내지 13인 액정표시장치 제조방법.
- 제 7 항에 있어서
상기 식각방지막은 실리콘 산화막(SiOn) 으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 이산화질소(), 실란()이고, 의 제 2 유량비는 0.5 내지 1.5인 액정표시장치 제조방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제 2 전극은 상기 식각방지막 상부로 바(bar) 형태의 다수의 개구를 가지며 위치하며, 상기 박막트랜지스터 또는 공통배선과 접촉하는 액정표시장치 제조방법. - 제 8 항에 있어서
상기 제 2 보호층은 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어지고, 이에 대한 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 암모니아(), 실란()이고, 의 제 1 유량비는 2.5 내지 3.5인 액정표시장치 제조방법.
- 제 9 항에 있어서
상기 제 2 보호층은 실리콘 산화막(SiOn)으로 이루어지고, 이에 대한 상기 제 1 및 제 2 반응가스는 각각 이산화질소(), 실란()이고, 의 제 1 유량비는 0.1 내지 0.4인 액정표시장치 제조방법.
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