KR19980080318A - 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법, 특히 액정표시소자의 어레이 기판상에 형성되는 신호선이나 주사선 등의 배선, 및 화소전극의 구조에 관한 것으로서, 어레이 기판, 상기 어레이 기판에 대향하여 설치되는 대향기판,및 상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고, 상기 어레이 기판은 스위칭소자, 상기 스위칭 소자에 접속되어 있는 복수의 전기 도체선, 상기 스위칭 소자에 접속되어 있는 복수의 화소전극, 및 상기 도체선 및 상기 화소전극으로 이루어진 구성요소 중에서 선택된 하나의 구성요소가 제 1 및 제 2 층으로 이루어지고, 상기 구성요소 중 선택되지 않은 다른 구성요소와 상기 제 1 층이 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패터닝 공정에 의해 형성되어 면 경계 얼룩이 잘 발생되지 않아 표시 품위가 양호함과 동시에 액정표시소자의 수율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

Description

액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법
본 발명은 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법, 특히 액정표시소자의 어레이 기판 상에 형성되는 신호선이나 주사선 등의 배선, 및 화소전극의 구조에 관한 것이다.
액티브 매트릭스형 액정표시소자는 어레이 기판, 상기 어레이 기판에 대향 배치되는 대향 기판, 및 어레이 기판과 대향 기판 사이에 배향막을 통하여 유지되는 액정 조성물을 구비하고 있다. 어레이 기판은 알루미늄(Al) 등의 저저항 재료에 의해 형성되어 있음과 동시에 절연성 기판, 예를 들어 유리 기판 상에 매트릭스형상으로 배치된 복수개의 신호선 및 복수개의 주사선, 각 신호선과 주사선의 교점 근방에 배치된 스위칭 소자로서의 TFT, 및 인듐 틴 옥사이드(Indium-Tin-Oxide:이하, ITO라고 칭함)에 의해 형성되어 있음과 동시에 TFT에 접속된 화소전극을 구비하고 있다. 이 화소전극의 일부와 바로 앞에 배치된 주사선 사이에서 보조용량(Cs)을 형성하기 위해, 주사선과 화소전극 사이에 절연막이 끼워져 있다. 그리고, 이 어레이 기판의 표면은 액정조성물을 배향시키는 배향막으로 덮여 있다.
상기 액티브 매트릭스형 액정표시소자의 어레이 기판은 일반적으로 아래와 같은 제조방법에 의해 제조된다.
즉, 유리 기판상에 소정의 조성막, 예를 들어 ITO를 스퍼터나 CVD 등으로 퇴적한 후, 그 표면에 포토 레지스트를 도포한다. 계속해서, 상기 포토레지스트 상의 소정 위치에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 통하여 포토레지스트를 노광한다. 계속하여 포토 레지스트를 현상함으로서 포토 레지스트를 선택적으로 제거하고 상기 포토레지스트에 포토 마스크의 패턴을 전사한다. 계속하여, 잔존한 포토 레지스트를 마스크로 하여 포토 레지스트층의 하층에 퇴적되어 있는 막을 습식 에칭이나 건식 에칭에 의해 에칭함으로써, 막에 포토 마스크의 패턴을 형성한다. 계속하여, 마스크로서 이용한 포토 레지스트를 제거함으로써, 패턴 형성 공정을 종료한다.
이와 같은 막의 제조공정을 소정 회수 반복함으로써, 복수의 조성막이 적층된 소정의 패턴 형상의 어레이 기판을 형성한다.
그런데, 상술한 바와 같은 어레이 기판의 제조방법에서 포토 레지스트에 포토 마스크의 패턴을 전사하는 경우, 어레이 기판에서의 동일층에 소정의 패턴을 형성하기 위해 복수장의 포토 마스크에 의해 분할 노광할 필요가 생기는 경우가 있다. 즉, 액정표시소자의 표시영역의 대형화에 따라 어레이 기판이 대형화된 경우, 액정표시소자 패턴이 1장의 포토 마스크에 들어가지 않는다. 이 때문에, 각 층을 패터닝할 때, 어레이 기판의 표시 영역을 복수의 노광 영역으로 분할하고 각 노광 영역 마다 포토 마스크를 노광하는 방법이 취해지고 있다.
상술한 바와 같이, 어레이 기판의 표시영역을 복수의 노광 영역으로 분할하여 차례로 노광하여 패터닝하는 경우, 그 정밀도는 노광 장치의 기계적 오차에 의해 크게 영향받는다. 즉, 어레이 기판상의 제 1 층을 형성하는 제 1 막으로 형성된 제 1 배선 패턴을 기준 패턴으로 하고, 어레이 기판 상의 제 2 층을 형성하는 제 2 막으로 형성된 제 2 배선 패턴은 제 1 배선 패턴의 후의 공정에서 형성되는 것으로 한다. 이 때, 제 2 배선 패턴은 노광 장치의 기계적 오차에 의해, 분할된 각 노광영역 마다 기준 패턴에 대해서 상대적으로 위치가 어긋나는 경우가 있다.
예를 들어, 기준 패턴으로서 ITO막에 의해 형상된 화소전극, 제 2 배선 패턴으로서 알루미늄에 의해 형성된 신호선의 조합을 생각하면 화소전극과 신호선 사이의 간격이 분할된 각 노광 영역마다 다른 경우가 있다.
이와 같이 다른 공정에서 각각 형성된 배선 패턴에는, 분할된 각 노광 영역 마다 상대적인 위치 어긋남이 발생할 우려가 있다.
그런데, 절연층 상에 서로 인접하도록 배치된 제 1 및 제 2 배선 패턴 사이에는 전기력선이 형성되고 전기력선의 밀도에 따라서 기생 용량이 형성된다. 상술한 예에서는 공통의 절연층 상에 형성된 신호선과 화소전극 사이에 기생 용량이 형성된다.
상술한 바와 같은 예에서, 각 노광 영역 마다 화소전극과 신호선 사이의 간격이 다르면, 각 노광 영역 마다 화소전극과 신호선 사이에 형성되는 전기력선의 밀도가 다르다. 이에 의해, 각 노광 영역마다 화소전극과 신호선 사이에 발생하는 화소전극-신호선간 기생용량이 다르다. 그리고, 각 노광 영역마다 기생용량이 다른 현상이 발생하면 각각의 영역에 대응하여 배치된 액정 조성물에 대해서 인가되는 실효 전압이 다르다. 이 때문에, 표시영역의 각 노광 영역마다 표시화면의 휘도가 다르고, 분할된 각 노광영역의 경계가 표시화면에 나타나는, 즉 면 경계 얼룩이라고 부르는 표시불량이 발생하는 문제가 발생한다.
그래서, 본 발명의 목적은 면 경계 얼룩이 잘 발생하지 않는 양호한 표시화면을 표시 할 수 있는 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시소자에 구비되어 있는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 평면도,
도 2는 도 1에 도시한 A-A'선에 따라 액티브 매트릭스형 액정표시소자를 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 도 1에 도시한 B-B'선으로 어레이 기판상의 신호선 및 화소전극의 일부를 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도,
도 4a∼4f는 대형 표시영역을 갖는 액정표시소자용 어레이 기판을 노광하기 위한 분할 노광의 개념을 설명하기 위한 도면,
도 5는 종래의 제조방법에 의해 형성된 어레이 기판의 신호선 및 화소전극을 개략적으로 도시한 일부 단면도,
도 6은 종래의 제조방법에 의해 형성된 어레이 기판의 신호선 및 화소전극을 개략적으로 도시한 일부 단면도,
도 7은 본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시소자에 적용되는 어레이 기판상의 신호선 및 화소전극의 일부를 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도, 및
도 8은 본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시소자에 적용되는 다른 어레이 기판상의 신호선 및 화소전극의 일부를 절단한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 어레이 기판 101: 유리 기판
103: 신호선 111: 주사선
113: 게이트 절연막 115: 반도체막
117: 채널 보호막 119: 저저항 반도체막
121: TFT 131: 소스 전극
132: 드레인 전극 141: 배향막
151: 화소전극 200: 대향기판
204: 대향전극 300: 액정 조성물
본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시장치는 어레이 기판, 상기 어레이 기판에 대향하여 설치된 대향 기판, 어레이 기판과 대향 기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고 있다. 어레이 기판에는 박막 트랜지스터마다 스위칭 소자와, 스위칭 소자에 접속된 복수의 전기 도체선과 스위칭 소자에 접속된 복수의 화소전극이 설치되어 있다.
이들 도체선 또는 화소전극 중 어느 부재 중 선택된 부재는, 제 1 및 제 2 층으로 형성되어 있다. 중요한 것은 이들 중 선택되지 않았던 부재와 제 1 층이 동일한 마스크를 사용한 동일한 패터닝 공정에 의해 형성되는 것이다. 이 구성에 의하면, 도체선과 화소전극의 전기적 결합은 제 1 층과 선택되지 않았던 부재의 위치 관계로 결정되므로, 제 2 층의 패터닝시에 위치 어긋남이 있어도 그 영향을 적게 할 수 있다. 제 1 층은 제 2 층 보다 폭이 넓고, 제 2 층은 제 1 층의 폭 내에 형성해도 좋다. 또한, 제 1 층이 제 2 층의 단부를 덮고, 또는 싸고 들어 가도록 구성하여, 도체선과 화소전극의 위치 관계를 일정하게 할 수도 있다.
특히, 도체선은 신호선과 주사선으로 구성된다. 이들 선은 어레이 기판 상에서 교차되어 배열된다. 제 1 층과 화소전극은 동일한 마스크를 사용하여 동일한 패터닝 공정에 의해 형성된다.
변형예로서는 화소전극이 제 1 및 제 2 층으로 형성된다. 그리고, 제 1 층과 신호선이 동일한 마스크를 사용하여 동일한 패터닝 공정에 의해 형성된다.
본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하여 설치되는 대향기판, 어레이 기판 및 대향 기판 사이에 설치되는 액정층, 어레이 기판 상에 설치되는 스위칭 소자, 복수의 전기 도체선, 및 복수의 화소전극을 형성하는 공정을 구비하고 있다.
도체선과 화소전극은 스위칭 소자에 접속되어 있다. 도체선 및 화소전극으로 이루어진 구성요소 중 선택된 것이 제 1 및 제 2 층으로 형성된다. 선택되지 않은 구성요소 및 제 1 층은, 동일한 마스크에 의해 동일한 패터닝 공정에 의해 형성된다. 상기 공정에 의하면, 도체선과 화소전극의 전기적 결합은 제 1 층과 선택되지 않았던 구성요소의 위치관계로 결정되므로, 제 2 층의 패터닝시에 위치 어긋남이 생겨도, 그 영향을 적게 할 수 있다. 제 1 층은 제 2 층 보다 폭이 넓고 제 2 층은 제 1 층의 폭내에 형성해도 좋다. 또한, 제 1 층이 제 2 층의 단부를 덮거나 싸도록 구성하여, 도체선과 화소전극의 위치 관계를 일정하게 할 수도 있다.
특히, 상술한 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은 어레이 기판 상에 박막 트랜지스터, 복수의 전기 도체 신호선, 복수의 전기 도체 주사선 및 복수의 화소전극을 형성하는 공정을 특징으로 한다.
또한, 신호선, 주사선 및 화소전극은 박막 트랜지스터에 접속되어 있다. 신호선과 주사선은 서로 교차하도록 배열되어 있다. 신호선은 제 1 및 제 2 층으로 형성되어 있다. 제 1 층과 화소전극은 동일한 마스크를 사용하여 동일한 패터닝 공정에 의해 형성된다.
이를 대신하여, 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 및 제 2 도전층으로 이루어진 화소전극과 동일한 마스크를 사용하여 동일한 패터닝 공정에 의해 제 1 층과 신호선을 형성하는 공정을 갖고 있다.
본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법은 유리 기판 상에 넓은 표시영역을 만들기 위해, 복수의 분할 영역을 차례로 형성하는 경우에 적합한 것이다. 즉 본 발명의 제조방법에서는, 특히 도체선 또는 화소전극 중 선택된 것의 제 1 층과 선택되지 않은 것이 동일한 마스크에 의한 패터닝 공정으로 형성되므로, 예를 들어 분할 노광을 실시하는 경우에 패터닝시에 마스크의 위치 어긋남이 있어도 그 영향을 전혀 받지 않거나 완화시킬 수 있다.
본 발명의 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법에 의하면 복수의 영역으로 분할하여 노광함으로써 어레이 기판의 각 층을 형성해도, 각각의 노광영역에서 화소전극와 배선 사이의 간격은 일정하게 유지할 수 있으므로, 화소전극과 배선 사이의 기생용량이 각 노광 영역마다 변화하는 현상은 발생하지 않는다. 이 때문에 각 노광 영역마다 표시화면의 휘도가 달라서 발생하는 면 경계 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관한 액티브 매트릭스형 액정표시소자, 및 그 제조방법의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 여기에서는 액티브 매트릭스형 액정표시소자로서, 백색 바탕 모드의 광투과형 액정표시소자를 예로 들어 설명한다.
상기 액티브 매트릭스형 액정표시소자는 어레이 기판, 상기 어레이 기판에 대향하여 배치되는 대향기판, 및 어레이 기판과 대향 기판 사이에 배향막을 통하여 유지되는 액정조성물을 구비하고 있다.
어레이 기판은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 절연성 기판, 예를 들어 유리 기판(101) 상에 서로 직교하도록 설치된 1024 X 3개의 신호선(103) 및 768개의 주사선(111)을 구비하고 있다. 주사선(111)은 알루미늄이나 몰리브덴-텅스텐 등의 저저항 재료에 의해 형성되어 있음과 동시에, 유리 기판(101) 상에 직접 설치되어 있다. 한편, 신호선(103)은 알루미늄 등의 저저항 재료에 의해 형성되어 있음과 동시에, 유리 기판(101) 상에 형성된 산화 실리콘과 질화 실리콘의 다층막으로 이루어진 절연막(113) 상에 설치되어 있다.
또한, 어레이 기판(100)은 각 신호선(103)과 각 주사선(111)의 각 교점부의 근방마다 설치된 박막 트랜지스터(TFT)(121), 상기 TFT(121)를 통하여 접속된 화소전극(151)을 구비하고 있다. 화소전극(151)은 투과성 도전성 부재, 예를 들어 ITO에 의해 형성되어 있다.
TFT(121)는 도 2에 도시한 바와 같이 주사선(111)로부터 돌출한 부분을 게이트 전극(112)으로 하고, 이 위에 게이트 절연막(113)이 적층되어 있다. 그리고, a-Si:H막에 의해 형성된 반도체막(115)이 상기 게이트 절연막(113) 상에 적층되어 있다. 또한, 질화 실리콘에 의해 형성된 채널 보호막(117)이 상기 반도체막(115) 상에 적층되어 있다.
반도체막(115)은 n+형 a-Si:H막에 의해 형성된 저저항 반도체막(119), 및 소스전극(131)을 통하여 화소전극(151)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반도체막(115)은 저저항 반도체막(119) 및 신호선(103)으로부터 뻗어 나간 드레인 전극(132)을 통하여 신호선(103)에 전기적으로 접속되어 있다.
TFT(121)의 채널 보호막(117), 소스 전극(131) 및 드레인 전극(132)은 질화 실리콘막 등의 절연막으로 이루어진 보호막(171)에 의해 덮여져 있다.
화소전극(151)의 일부는 도 1에 도시한 바와 같이 바로 앞에 주사되는 주사선(111)에 절연막(113)을 통하여 겹쳐져 보조용량(Cs)을 형성하고 있다.
신호선(103)은 도 3에 도시한 바와 같이 복수층, 예를 들어 2층의 적층 구조체에 의해 형성되어 있다. 즉, 신호선(103)은 절연막(113) 상의 화소전극(151)과 동일한 층에 형성된 ITO막의 제 1 층(103a) 및 상기 제 1 층(103a) 상에 적층된 알루미늄막의 제 2 층(103b)에 의해 형성되어 있다.
신호선(103)의 제 1 층(103a)은 제 2 층(103b) 보다 선폭이 넓어지도록 형성되어 있다. 또한, 상기 제 1 층(103a)은 화소전극(151)과 동일한 마스크에 의해 패터닝됨으로써 형성되어 있다. 이 때 사용되는 마스크는 제 1 층(103a)이 서로 인접하는 화소전극 사이의 거의 중앙에 위치하도록 설계되어 있다.
그리고, 상기 신호선(103)의 제 1 층(103a)의 단부의 위치는 제 2 층(103b)의 단부의 위치와 화소전극의 단부 사이에 위치하도록 설계되어 있다. 즉, 제 2 층(103b)은, 보다 선폭이 넓은 제 1 층(103a)상으로부터 불거져 나오지 않고, 확실하게 제 1 층(103a)상에 적층된다.
즉, 절연막(113) 상에 형성된 신호선(103)의 제 1 층(103a) 및 화소전극(151)은 동일한 마스크이고 동일한 층에 형성된다. 이 때문에, 제 1 층(103a)과 화소전극(151)의 간격은 모든 노광영역에서 일정하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 화소전극(151)과 이에 대향하여 위치하는 신호선(103)의 제 1 층(103a)을 포함하는 신호선(103)의 간격은, 모든 영역에서 일정하게 유지할 수 있다. 이 때문에, 신호선(103)과 화소전극(151) 사이에 형성되는 전기력선의 밀도는 모든 영역에서 거의 일정해지고, 신호선-화소전극 간의 기생용량을 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 어레이 기판(100)의 표면은 대향 기판(200) 사이에 끼워져 있는 액정조성물(300)을 배향시키기 위한 배향막(141)에 의해 덮여 있다.
대향기판(200)은 투명한 절연성 기판, 예를 들어 유리 기판(201) 상에서의 어레이 기판(100)의 TFT(121)와 신호선(103)의 간격, 화소전극(151)과 신호선(103)의 간격, 화소전극(151)과 주사선(111)의 간격에 각각 대향하는 위치를 차광하기 위해 설치된 차광막(202)을 구비하고 있다. 상기 차광막(202)은 예를 들어 크롬막에 의해 형성되어 있다.
또한, 대향기판(200)은 유리 기판(201)의 화소전극(151)에 대향하는 위치이고, 차광막(202) 사이에 배치된 칼라 표시를 실현하기 위한 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3원색으로 구성되는 칼라필터(203)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 칼라필터(203)의 표면에는 ITO에 의해 형성된 대향전극(204)이 형성되어 있다.
대향기판(200)의 표면은 어레이 기판(100)과의 사이에 끼워지는 액정 조성물(300)을 배향시키기 위한 배향막(205)에 의해 덮여 있다.
상기 액티브 매트릭스형 액정표시소자의 표리면, 즉 유리 기판(101) 및 유리 기판(201)의 외부면에는 서로 편광방향이 직교하는 편광판(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 또한, 각 신호선(103) 및 각 주사선(111)은 각각 배선의 한쪽에 인출되고 액정표시소자를 구동하기 위한 도시하지 않은 구동회로기판에 TCP를 통하여 접속되어 구동전압이 공급된다.
그리고, 어레이 기판(100)과 대향기판(200) 사이에는 트위스트 네마틱형 등의 액정 조성물이 밀봉되어 있다.
상술한 바와 같은 액티브 매트릭스형 액정표시소자에 적용되는 어레이 기판은 이하에 도시한 바와 같은 제조공정을 거쳐 형성된다.
즉, 유리 기판(101)의 한 주면 상에 알루미늄 등의 금속막을 스퍼터에 의해 부착시키고 이것을 복수개의 스트라이프 형상으로 패터닝하여, 일부를 게이트 전극(112)으로 하여 이루어진 주사선(111)을 형성한다. 그리고, 상기 게이트 전극(112) 및 주사선(111) 상에, 질화 실리콘막 등의 게이트 절연막(113)을 소정의 막 두께로 퇴적한다.
계속하여 상기 게이트 절연막(113) 상에 a-Si:H막을 소정의 막두께로 퇴적한다. 그리고, 상기 a-Si:H막 상에 질화 실리콘막을 소정의 막 두께로 퇴적하다.
계속하여 a-Si:H막 및 질화 실리콘이 게이트 전극(112) 상에 위치하도록 패터닝함으로써, a-Si:H막으로 이루어진 반도체막(115)과, 질화 실리콘막으로 이루어진 채널 보호막(117)을 형성한다.
계속하여, 반도체막(115) 및 채널 보호막(117) 상에 n+형 a-Si:H막을 퇴적하고 패터닝함으로써 저저항 반도체막(119)을 형성한다.
계속하여 게이트 절연막(113) 상에 ITO 막을 형성하고, 패터닝함으로써 화소전극(151) 및 신호선(103)의 제 1 층(103a)을 형성한다.
계속하여 알루미늄을 부착하고 패터닝함으로써 TFT(121)를 화소전극(151)을 전기적으로 접속하는 소스 전극(131), 신호선(103)의 제 2 층(103b), 및 TFT(121)와 신호선(제 2 층(103b))을 전기적으로 접속하는 드레인 전극(132)을 형성한다.
또한, 상기와 같이 하여 형성된 TFT(121)의 표면을 덮는 보호막(171)을 형성한 후, 기판의 표면에 배향막(141)을 형성하고, 액정표시소자용 어레이 기판(100)의 제조공정을 종료한다.
그런데, 상술한 바와 같은 제조공정에서의 소정의 막의 패터닝은 이하와 같이 도시한 순서로 실행된다.
즉, 막의 표면에 포토 레지스트를 도포한 후 포토 레지스트 상의 소정 위치에 소정의 패턴이 형성된 포토 마스크를 통하여 포토 레지스트를 노광한다. 계속하여 상기 포토 레지스트를 현상함으로써 포토 레지스트를 선택적으로 제거하고, 포토 레지스트에 포토 마스크의 패턴을 전사한다. 계속하여 잔존한 포토 레지스트를 마스크로 하고, 포토 레지스트 층의 하층에 퇴적되어 있는 막을 습식 에칭이나 건식 에칭에 의해 에칭함으로써 막에 포토 마스크의 패턴을 형성한다. 계속하여 마스크로서 이용한 포토 레지스트를 제거함으로써 패터닝 공정을 종료한다.
도 4a 내지 도 4f에 도시하고 있는 바와 같이, 제조 공정에서의 상술한 패터닝은 다음과 같이 실행된다. 패터닝되는 금속층(42)과 같은 층 또는 필름이 기판(41) 상에 배치된다(도 4a). 포토 레지스트(43)가 금속층(42) 상에 도포된다(도 4b). 포토 레지스트(43)에 직접 또는 떨어져서 놓여진 소정의 패턴을 갖는 마스크를 통하여 노광(45)이 실행된다(도 4c). 포토 레지스트(43)를 현상하여 그것이 선택적으로 제거되고, 패턴이 포토 레지스트에 전사된다(도 4d). 선택적으로 제거된 포토 레지스트(43)를 마스크로서 사용하고, 금속층(42)에 습식 또는 건식 에칭이 실시된다. 그 결과, 금속층(42)에 상기 마스크와 실질적으로 동일한 패턴이 실시된다. 마지막으로, 잔류 포토 레지스트가 제거되어 패터닝이 완료된다(도 4f).
여기에서 액정표시소자의 표시영역의 대각이, 예를 들어 10인치 이상의 대화면용 어레이 기판을 형성할 때, 소정의 막상에 도포된 포토 레지스트는 도 4에 도시한 바와 같이, 어레이 기판(100) 상의 표시영역(DA)을 9영역(a∼i)으로 분할하여 노광하고 있다.
이미 상술한 바와 같이 종래의 기술에서는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 신호선(3)은 단일층으로 형성되어 있다. 또한, 상기 신호선(3)은 화소전극(51)을 패터닝하는 공정과는 별도의 공정에서 패터닝된다. 즉, 신호선(3)은 화소전극(51)을 패터닝할 때의 마스크와는 별도의 마스크를 통하여 노광된다.
이 때문에, 노광장치의 기계 오차의 영향에 의해 신호선(3)은 도 5에 도시한 바와 같이 반드시 서로 인접하는 화소전극(51) 사이의 거의 중앙에 배치되는, 즉 신호선(3)의 단부와 화소전극(51)의 단부의 간격이 좌우에서 같아진다고는 한정되지 않는다. 따라서, 신호선(3)은 도 6에 도시한 바와 같이 서로 인접하는 화소전극(51) 사이의 거의 중앙의 위치 보다 한쪽의 화소전극쪽으로 치우친 위치에 배치되는, 즉 신호선(3)의 단부와 화소전극(51)의 단부의 간격이 좌우에서 다른 경우가 있다.
이와 같은 신호선(3)과 화소전극(51)의 상대 위치의 치우침은 각 노광영역(a∼i)마다 다를 우려가 있다. 예를 들어, 영역(a)에서, 도 5에 도시한 바와 같은 위치 관계에서 화소전극(51) 및 신호선(3)이 형성되고, 영역(b)에서 도 6에 도시한 바와 같은 위치 관계에서 화소전극(51) 및 신호선(3)이 형성되었다고 한다. 이 때, 화소전극과 신호선의 간격이 영역(a)과 영역(b)에서 다르므로, 화소전극-신호선 간의 기생용량이 다르다.
이 때문에, 액정 조성물에 인가되는 실효 전압이 영역마다 다르고 표시화면 상에서 휘도차가 되어 인식된다. 특히, 영역(a)과 영역(b)과 같이 서로 인접하는 영역 사이에서 휘도차가 발생한 경우, 특히 이 영역의 경계가 분명하게 인식되어, 즉 면 경계 얼룩이라고 불리는 표시품위의 저하가 발생한다.
이에 대해서 상기 실시형태에 관한 액티브 매트릭스형 액정표시소자에 있어서, 어레이 기판(100)의 신호선(103)은, 도 3에 도시한 바와 같이 2층의 도전층, 즉 화소전극(151)과 동일한 마스크를 통하여 노광되는 ITO막으로 이루어진 제 1 층(103a) 및 화소전극(151)을 패터닝할 때에 사용하는 마스크와는 별도의 마스크를 통하여 노광되는 알룸늄막으로 이루어진 제 2 층(103b)에 의해 형성되어 있다.
신호선(103)의 제 1 층(103a)은 화소전극(151)과 동일한 마스크를 통하여 동일한 노광공정을 거쳐 패터닝된다. 이 때 사용되는 마스크는 제 1 층(103a)이 서로 인접하는 화소전극(151) 사이의 거의 중앙에 위치하도록 설계되어 있다. 그리고, 상기 신호선(103)의 제 1 층(103a)은 제 2 층(103b)보다 선폭이 넓어지도록 형성되어 있다.
이 때문에, 노광장치의 기계오차에 의해 화소전극(151)과, 상기 화소전극과는 별도의 공정에서 패턴닝되는 신호선(103)의 제 2 층(103b)의 상대적인 위치가 달랐다고 해도, 동일한 공정에서 패터닝되는 화소전극(151)과 신호선의 제 1 층(103a)의 간격은 모든 표시영역, 즉 노광영역에서 일정하다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이 신호선(103)의 제 2 층(103b)을 형성할 때 다소의 위치 어긋남이 생겨도, 제 2 층(103b)보다 선폭이 넓은 제 1 층(103a)상에 배치되어 있다. 이 때, 제 2 층(103b)의 위치 어긋남 양은, 제 2 층(103b)의 단부가 제 1 층(103a)의 단부를 넘어 화소전극측에 근접하지 않는 범위내에서 허용할 수 있다.
즉, 신호선(103)을 구성하는 제 2 층(103b)이 제 1 층(103a)의 단부를 초과하여 배치되지 않는 한, 신호선(103)과 화소전극(151)의 상대적인 위치관계, 즉 신호선-화소전극 간의 간격은 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.
따라서, 신호선(103)과 화소전극(151) 사이에 형성되는 기생용량은 모든 표시영역에서 일정하게 유지된다. 이 때문에, 노광영역마다의 휘도차를 억제할 수 있음과 동시에 영역의 경계 부근에 발생하는 면 경계 얼룩을 억제할 수 있고, 양호한 표시품위의 액티브 매트릭스형 액정표시소자를 제공할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 액티브 매트릭스형 액정표시소자의 변형예에 대해서 설명한다.
이미 서술한 액티브 매트릭스형 액정표시소자의 실시형태에서는 신호선과 화소전극의 상대적인 위치관계를 일정하게 유지하기 위해, 신호선을 2층 구조로 하고, 한쪽의 층을 화소전극을 형성하는 공정에서 동시에 형성하는 것이었지만, 이하에 도시하는 변형예에 관한 실시형태에서는 화소전극을 2층 구조로 하는 것이다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이 상기 어레이 기판(100)의 신호선(103)은 단일층에 의해 형성되고 화소전극(151)은 복수층, 예를 들어 2층의 도전층(151a,151b)에 의해 형성되어 있다.
이와 같은 구조의 어레이 기판(100)은 우선 게이트 절연막(113) 상에 퇴적된 ITO막을 상술한 제조방법과 동일한 방법으로 패터닝함으로써 화소전극(151)을 형성한다. 이 ITO막에 의해 형성된 화소전극을 제 1 층(151a)으로 한다.
계속하여 알루미늄막을 퇴적한 후, 패터닝함으로써 신호선(103)과, 상기 신호선(103)과 거의 평행으로 화소전극의 제 2 층(151b)을 형성한다. 상기 제 2 층(151b)은 화소전극의 제 1 층(151a)의 가장자리부에 적층되어 있는 부분과, 신호선(103)에 거의 평행하여 대향하도록 게이트 절연막(113) 상에 형성되어 있는 부분을 포함하고 있다.
즉, 신호선(103)과 화소전극의 제 2 층(151b)은 화소전극의 제 1 층(151a) 상의 일부와, 서로 인접하는 화소전극 간에 알루미늄막을 퇴적한 후, 동일한 마스크를 통하여 동일한 노광공정을 거쳐 패터닝함으로써 형성한다. 이 때 사용되는 마스크는 신호선(103)이 서로 인접하는 화소전극의 제 2 층(151b) 사이의 거의 중앙에 위치하도록 설계되어 있다.
이 때문에, 노광장치의 기계 오차에 의해 화소전극(151)과, 이 화소전극은 별도의 공정으로 패터닝되는 신호선(103)과의 상대적인 위치가 달랐다고 해도 동일한 공정으로 패터닝되는 화소전극의 제 2 층(151b)과 신호선(103)의 간격은 모든 표시영역, 즉 노광영역에서 일정하다.
즉, 도 8에 도시한 바와 같이 신호선(103)을 형성할 때, 화소전극(151a)에 대해 다소의 위치 어긋남이 발생하고, 이 위치 어긋남은 신호선(103)이 인접하는 화소전극의 제 1 층(151a) 사이에 위치하고, 화소전극의 제 2 층(151b)이 제 1 층(151a)에 전기적으로 접속되어 있으면 허용할 수 있다. 이에 의해, 신호선(103)과 화소전극(151)의 상대적인 위치 관계, 즉 신호선-화소전극 간의 간격은 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.
따라서, 신호선(103)과 화소전극(151) 사이에 형성되는 기생용량은 모든 표시영역에서 일정하게 유지된다. 이 때문에 노광영역마다의 휘도차를 억제할 수 있음과 동시에 영역의 경계 부근에 발생하는 면 경계 얼룩을 억제할 수 있고, 양호한 표시품위의 액티브 매트릭스형 액정표시소자를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는 어레이 기판의 표시영역을 복수의 영역마다 분할 노광하여 패턴을 형성하고 있지만, 대형의 마스크를 사용함으로서 표시영역을 일괄적으로 노광하여 패턴을 형성해도 좋다. 화소전극층과, 신호선층을 다른 대형 마스크로 노광하는 경우, 대형 마스크의 뒤틀림, 및 노광장치의 기계오차 등에 의해 표시영역면내에서 화소전극과 신호선의 간격이 일정하지 않고 화상에 얼룩이 발생하며 표시 품위를 저하시키는 경우가 있다. 이 경우에도, 상술한 바와 같이 화소전극 또는 신호선을 복수층의 적층구조체에 의해 형성하고, 어느 층을 화소전극 또는 신호선과 동시에 형성함으로써 화소전극과 신호선의 간격을 일정하게 유지할 수 있고 양호한 표시품위를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 면 경계 얼룩이 잘 발생하지 않아 표시품위가 양호한 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있음과 동시에, 액정표시소자의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (25)

  1. 어레이 기판,
    상기 어레이 기판에 대향하여 설치되는 대향기판, 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고,
    상기 어레이 기판은
    스위칭소자,
    상기 스위칭 소자에 접속되어 있는 복수의 전기 도체선,
    상기 스위칭 소자에 접속되어 있는 복수의 화소전극,및
    상기 도체선 및 상기 화소전극으로 이루어진 구성요소 중에서 선택된 하나의 구성요소가 제 1 및 제 2 층으로 이루어지고,
    상기 구성요소 중 선택되지 않은 다른 구성요소와 상기 제 1 층이 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패터닝 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체선과 상기 화소전극의 전기적 결합이 상기 제 1 층과 상기 다른 구성요소의 위치관계에서 실질적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층보다 폭이 넓고, 상기 제 2 층이 상기 제 1 층의 폭내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체선은 상기 하나의 구성요소이고, 상기 화소전극이 상기 다른 구성요소인것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소전극이 상기 하나의 구성요소이고, 상기 도체선은 상기 다른 구성요소인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층 단부를 덮는 상기 다른 구성요소로부터 실질적으로 소정 거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  8. 어레이 기판,
    상기 어레이 기판에 대향하여 설치되는 대향기판, 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고,
    상기 어레이 기판은
    박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 복수의 전기 도체 신호선,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 복수의 전기 도체 주사선, 및
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 복수의 화소전극을 구비하며,
    상기 신호선과 상기 주사선은 서로 교차하고,
    상기 신호선은 제 1 및 제 2 층으로 이루어지며,
    상기 제 1 층과 상기 화소전극이 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패터닝 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호선과 상기 화소전극의 전기적 결합이 상기 제 1 층과 상기 화소전극의 위치관계에서 실질적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층보다 폭이 넓고, 상기 제 2 층이 상기 제 1 층의 폭내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  11. 어레이 기판,
    상기 어레이 기판에 대향하여 설치되는 대향기판, 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고,
    상기 어레이 기판은
    박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 복수의 전기 도체 신호선,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 복수의 전기 도체 주사선,및
    상기 박막 트랜지스터에 접속되어 있는 복수의 화소전극을 구비하며
    상기 신호선과 상기 주사선은 서로 교차하고,
    상기 화소전극은 제 1 및 제 2 층으로 이루어지며,
    상기 제 1 층과 상기 신호선이 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패터닝 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호선과 상기 화소전극의 전기적 결합이 상기 제 1 층과 상기 신호선의 위치관계에서 실질적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 층이 상기 제 2 층 단부를 덮고 상기 화소전극으로부터 실질적으로 소정 거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  14. 어레이 기판,
    상기 어레이 기판에 대향하여 설치되는 대향 기판, 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고,
    상기 어레이 기판 상에 설치되는 스위칭 소자,
    상기 어레이 기판 상에 설치되는 복수의 전기 도체선, 및
    상기 어레이 기판상에 설치되는 복수의 화소전극을 형성하는 공정에 있어서,
    상기 도체선과 상기 화소전극은 상기 스위칭 소자에 접속되고,
    상기 도체선 및 상기 화소전극으로 이루어긴 구성요소 중에서 선택된 하나의 구성요소가 제 1 및 제 2 층으로 이루어지며,
    상기 구성요소 중 선택되지 않은 다른 구성요소와 상기 제 1 층이 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패턴 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 도체선과 상기 화소전극의 전기적 결합이 상기 제 1 층과 상기 도체선의 위치 관계에서 실질적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층 보다 폭이 넓고, 상기 제 2 층이 상기 제 1 층의 폭 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치.
  17. 어레이 기판,
    상기 어레이 기판과 대향하여 설치되는 대향 기판, 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고,
    상기 어레이 기판 상에 설치되는 박막 트랜지스터,
    상기 어레이 기판 상에 설치되는 복수의 전기 도체 신호선,
    상기 어레이 기판 상에 설치되는 복수의 전기 도체 주사선, 및
    상기 어레이 기판 상에 설치되는 복수의 화소전극을 형성하는 공정에 있어서,
    상기 도체선과 상기 화소전극은 상기 박막 트랜지스터에 접속되고,
    상기 신호선 및 상기 주사선은 서로 교차하도록 배치되며,
    상기 신호선은 제 1 및 제 2 층으로 이루어지고,
    상기 제 1 층과 상기 화소전극이 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패터닝 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층 단부를 덮고 상기 화소전극으로부터 실질적으로 소정 거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층 보다 폭이 넓고, 상기 제 2 층이 상기 제 1 층의 폭내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시의 제조방법.
  20. 어레이 기판,
    상기 어레이 기판에 대향하여 설치되는 대향기판, 및
    상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 유지되는 액정층을 구비하고,
    박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되는 복수의 전기 도체 신호선,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되는 복수의 전기 도체 주사선, 및
    상기 박막 트랜지스터에 접속되는 복수의 화소전극을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 신호선과 상기 주사선 및 상기 화소전극을 상기 어레이 기판 상에 설치하고,
    상기 신호선과 상기 주사선을 서로 교차하도록 배치하며,
    상기 화소전극을 제 1 및 제 2 층으로 형성하고,
    상기 제 1 층과 상기 신호선을 동일한 마스크를 사용하는 동일한 패터닝 공정에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 층이 상기 제 2 층 단부를 덮고 상기 화소전극으로부터 실질적으로 소정 거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 폭을 상기 제 2 층 보다 넓고, 상기 제 1 층의 폭 내에 상기 제 2 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  23. 박막 트랜지스터,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되는 복수의 전기 도체 신호선,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되고 상기 신호선과 교차 배치되는 복수의 전기 도체 주사선을 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터에 접속되는 복수의 화소전극을 각각 소정 영역으로 분할하여 차례로 어레이 기판에 형성하고,
    상기 어레이 기판에 대향하여 대향 기판을 설치하고,
    상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 액정을 주입하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    상기 화소전극 또는 상기 신호선 중 어떤 부재를 선택하고, 선택한 부재를 제 1 및 제 2 층으로 형성하며,
    상기 제 1 층과 상기 선택되지 않은 부재를 동일한 마스크를 사용하는 동일 패터닝 공정에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 2 층 단부를 덮고 상기 선택되지 않은 부재로부터 실질적으로 소정 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 폭을 상기 제 2 층 보다 넓고, 상기 제 1 층의 폭 내에 상기 제 2 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 제조방법.
KR1019980008908A 1997-03-10 1998-03-09 액티브 매트릭스형 액정표시소자 및 그 제조방법 KR100271706B1 (ko)

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