KR20020057217A - 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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KR20020057217A
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이호년
손경석
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주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지
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Abstract

본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 투명성 절연기판상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 수개의 화소전극을 포함하여 상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막상에 포토레지스트를 도포한 후 상기 1차 및 2차 화소전극이 형성된 영역상의 포토레지스트를 제거하는 단계; 상기 선택적으로 제거되고 남은 포토레지스트 및 2차화소전극을 마스크로 사용하여 상기 포토레지스트가 제거된 영역 하부에 형성된 보호막 및 게이트절연막을 제거하는 단계; 및 상기 보호막상에 남아있는 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성되며, 1차 화소전극 및 2차 화소전극상의 절연막 적층구조를 유사하게 하여 이들 전극에 대한 전기장 경로의 비대칭성 등을 완화를 통해 프린지필드구동 액정표시장치의 화면 표시의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법{Method for manufacturingfringe field switching liquid crystal display}
본 발명은 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 화면의 잔상을 개선시킬 수 있는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 프린지필드구동 액정표시장치(Fringe Field Switching Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 넓은 시야각과 고휘도 등의 특성으로 모니터(Monitor)용의 액정 표시장치의 패널에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치에서의 화소전극 구조를 도시한 단면도이다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 하부 박막트랜지스터 어레이기판(도시되지 않음)에 있어서는 게이트절연막(13) 하부에 형성되는 1차 화소전극(11)이 있고, 상기 게이트절연막(13) 상부에 형성되는 2차 화소전극(17)이 있어서 하나의 화소를 형성하게 된다.
이때, 도 1a는 보호막(15)을 형성한 후에 2차 화소전극(17)을 설치하는 경우이고, 도 1b는 2차 화소전극(17) 형성 후에 보호막(15)을 형성한 후 패터닝을 하여 일부의 보호막(15a)이 남겨진 경우이다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치는 1차 화소전극(11)과 2차 화소전극(17)상에 적층되어 있는 구조가 상이하다. 즉, 1차 화소전극(11)상에는 절연막(13 혹은 15)이 있으나, 2차 화소전극(17)상에는 절연막(13 혹은 15)이 없거나 그 수가 1차 화소전극(11)상의 그것 보다 작다. 따라서, 전위가 걸리는 방향에 따라 전기장의 경로가 달라지는 구조적인 문제가 있다. 이러한 이유로 해서 액정 표시 화면에서의 잔상의 정도가 강해진다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 1차 화소전극(11)과 2차 화소전극(17)을 동일 평면상에 배치하는 구조를 생각할 수 있으며, 이 경우 잔상의 정도가 약해지는 효과를 얻는다.
그러나, 이러한 구조는 1차 및 2차 화소전극이 동일 평면상에 형성되어 있으므로 각 화소전극 사이의 단락에 의한 결함, 정확한 윤곽의 패터닝의 어려움등 여러 이유로 실제 적용하기에는 문제가 되고 있다.
또한, 통상적으로 잔상을 감소하기 위해서는 액정 및 절연막의 저항 및 커패시턴스값을 유사하게 맞추어 주는 것이 유리하지만, 종래의 프린지필드구동 액정표시장치 구조의 경우 1차 화소전극상부에만 절연막이 형성되어 있어 각 막, 즉, 1차 화소전극상의 절연막, 액정층, 2차 화소전극상의 절연막의 저항 및 커패시턴스값 조절에 어려움이 있다. 따라서, 상기와 같은 이유로 통상의 프린지필드구동 액정표시장치 구조는 잔상에 취약한 특성을 가진다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 1차 화소 및 2차 화소전극 위의 절연막 적층구조를 통일하여 인가되는 전압의 극성에 따른 전기장의 경로차이를 해소하는 구조, 1차 화소전극과 2차 화소전극상의 절연막을 제거하여 전기장의 경로차이를 해소하는 구조, 및 액정 내의 이동성 이온의 흡착면을 제거하여 절연막간의 전하의 트랩(Charge Trap)형성을 방지하고자 함에 있다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 프린지필드구동 액정표시장치에서의 화소전극 구조를 도시한 단면도.
도 2 내지 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치에서의 화소전극 구조를 도시한 단면도.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치에서의 화소전극 구조를 형성하는 공정별 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 1차 화소전극13: 게이트절연막
15: 보호막17: 2차 화소전극
19: 포토레지스트
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 투명성 절연기판상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 수개의 화소전극을 포함하여 상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막상에 포토레지스트를 도포한 후 상기 1차 및 2차 화소전극이 형성된 영역상의 포토레지스트를 제거하는 단계; 상기 선택적으로 제거되고 남은 포토레지스트 및 2차화소전극을 마스크로 사용하여 상기 포토레지스트가 제거된 영역 하부에 형성된 보호막 및 게이트절연막을 제거하는 단계; 및 상기 보호막상에 남아있는 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 투명성 절연기판상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 2차화소전극을 마스크의 일부로 사용하여 게이트 절연막을 제거하는 단계; 상기 수개의 2차 화소전극을 포함하여 상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 투명성 절연기판상에 투명전도체를형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계; 상기 수개의 2차 화소전극을 포함하여 상기 보호막상에 포토레지스트를 도포한 후 이를 상기 1차 화소전극 양측의 보호막부분에 남도록 패터닝하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴 및 2차화소전극을 마스크로 사용하여 상기 보호막과 게이트절연막을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 내지 5d는 도 2에 도시된 구조를 형성하기 위한 각 공정별 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 2차 화소전극 형성 후에 보호막을 형성하는 경우이며, 다른 실시예의 형성 공정은 도 3 및 4를 통하여 알 수 있다.
먼저, 본 발명의 일실시예를 도 2에 도시된 구조를 형성키 위한 각 공정별 단면도인 도 5a 내지 5d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 투명성 절연기판(도시되지 않음)상에 투명성 전도체(예를 들면,Indium Tin Oxide)를 증착한 후 패터닝하여 1차 화소전극(11)을 형성한다. 이어, 상기 1차 화소전극(11)을 포함하여 상기 투명성 절연기판(도시되지 않음)상에 게이트절연막(13)을 형성한다. 이후, 상기 게이트절연막(13)상에 ITO와 같은 투명성 전도체를 증착 및 패터닝하여 수개의 2차 화소전극(17)을 이격되게 형성한다. 상기 이격형성된 수개의 2차 화소전극(17)을 포함한 상기 게이트절연막(13) 전면상에 보호막(15)을 형성하고, 상기 보호막(15)상에 포토레지스트(19)를 도포한다. 이 상태까지가 도 5a이며 이 상태에서 보호막 마스크(Passivation Mask) 작업을 한다.
여기서, 특기할 것은 상기 2차 화소전극(17) 위에는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 일부의 포토레지스트(19a)만이 남겨진 소위 포토레지스트 개구영역(PR open: 포토레지스트가 제거된 영역)을 설정한다. 이와같이, 포토레지스트 패터닝(PR Patterning)된 상태에서 절연막 에칭을 행하면, 일차로 포토레지스트 개구영역(PR oepn 영역)에서의 보호막(15)이 제거되어 그 일부의 보호막(15a)만이 남고, 이차로 2차 화소전극(17)이 마스크역할을 하여 2차 화소전극(17)이 덮고 있지 않은 영역의 게이트절연막(13)은 제거되고, 상기 2차 화소전극(17)이 덮고 있는 게이트절연막(13a)만이 남게된다. 그 결과, 도 5c에 도시된 바와 같이, 2차 화소전극(17)면과, 2차 화소전극(17)이 덮고 있지 않은 영역의 1차 화소전극(11)면이 노출되는 상태가 된다. 이어서, 남아 있는 포토레지스트(19a)를 제거하면, 도 5d에 도시된 바와 같은 구조가 형성된다.
이와 같은 구조에서는 상기 2차 화소전극(17)과, 상기 2차 화소전극(17)에 덮혀 있지 않은 1차 화소전극(11)면이 노출되며, 각 부분 위에는 절연막이 없어 전기장 경로에 대한 비대칭성이 완화되는 효과 및 전하트랩(Charge Trap)의 집적면을 제거하는 효과를 가져온다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 2차 화소전극(17) 형성 후에 보호막(15)을 형성하는 경우이며, 도 3은 이의 구조를 도시한 단면도이다.
상기 구조도, 도 2에서와 같이, 2차 화소전극(17) 형성한 후 보호막(15)을 형성한 경우이나, 1차 및 2차 화소전극(11)(17)상에 보호막(15)을 남겨 두고 상기 양 전극(11)(17)사이의 비대칭성만을 개선하는 구조이다. 상기 구조의 공정 순서는 다음과 같이 설명된다.
도 3을 참조하여, 먼저, 투명성 절연기판(도시되지 않음)상에 투명전도체(예를 들면, Indium Tin Oxide)를 증착한 후 패터닝하여 1차 화소전극(11)을 형성한다. 이어, 상기 1차 화소전극(11)을 포함하여 상기 투명성 절연기판(도시되지 않음)상에 게이트절연막(13)을 형성한다. 그런 다음, 상기 게이트절연막(13)상에 ITO와 같은 투명성 전도체를 증착 및 패터닝하여 수개의 2차 화소전극(17)을 이격되게 형성한다. 상기 이격 형성된 수개의 2차 화소전극(17)을 포함한 상기 게이트절연막(13) 전면상에 포토레지스트(19)를 도포한 후 패턴을 형성한다. 이어, 상기 포토레지스트(19) 및 수개의 2차 화소전극(17)을 마스크로 하여 상기 게이트절연막(13)을 제거한 후 상기 결과물상에 보호막(15)을 증착 형성하면, 상기 도 3에 도시된 바와 같은 구조를 이루게 된다.
상기 공정에 있어서, 마스크 패턴(Mask Pattern)시에 화소전극의 상부에는감광막패턴의 개구영역을 두는 것은 상기 도 2에 도시된 구조와 유사하다.
이렇게 되면, 화소 영역에서는 2차 화소전극(17)이 마스크 역할을 하여 2차 화소전극(17)이 덮혀 있지 않은 부분에서는 게이트절연막(13)이 제거된다. 이 상태에서 보호막(15)을 증착하게 되면, 2차 화소전극(17)과, 2차 화소전극(17)에 덮혀 있지 않은 1차 화소전극(11)상의 절연막 구조는 동일하게 보호막(15)만이 존재하는 형태로 된다. 이와 같은 구조로 해서 전기장 경로의 비대칭성을 완화하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은, 보호막(15) 형성 후에 2차 화소전극(17)을 설치하는 구조이며, 도 4는 이의 구조를 도시한 단면도이다.
상기 구조는 전기한 두 실시예와 달리, 1차 및 2차 화소전극(11)(17)상의 절연막을 제거하여 전기장 경로의 비대칭성 완화 및 전하트랩(charge Trap)의 집적면을 제거하는 효과를 가진다. 상기 구조의 공정 순서는 다음과 같이 설명된다.
도 4를 참조하여, 먼저, 투명성 절연기판(도시되지 않음)상에 투명전도체(예를 들면, Indium Tin Oxide)를 증착한 후 패터닝하여 1차 화소전극(11)을 형성한다. 이어, 상기 1차 화소전극(11)을 포함하여 상기 투명성 절연기판(도시되지 않음)상에 게이트절연막(13)을 형성한다. 그런 다음, 상기 게이트절연막(13)상에 보호막(15)과 화소전극용으로 ITO와 같은 투명성 전도체를 순차적으로 형성하고, 이들을 패터닝하여 수개의 2차 화소전극(17)을 이격되게 형성하므로써, 상기 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 이루게 된다.
여기서, 포토레지스트 패턴(PR Pattern)은 화소전극 부분을 개구(open)영역으로 하는 형상이다. 이렇게 하면 포토레지스트 패턴(PR pattern)및 2차 화소전극(17)이 마스크 역할을 하여, 2차 화소전극(17)이 위치하지 않는 부분의 1차 화소전극(11)상의 절연막은 제거된다. 그 결과로, 전기장 경로의 비대칭성 완화 및 전하트랩(charge Trap)의 집적면을 제거하는 효과를 가진다.
기타, 본 발명은 본 명세서에 명시된 실시예에 한정되지 않으며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 1차 화소전극 및 2차 화소전극 위의 절연막 적층구조를 유사하게 하여 이들 전극에 대한 전기장 경로의 비대칭성을 완화 할 수 있다. 또한, 1차 및 2차 화소전극 위의 절연막 층을 제거하거나 그 층수를 줄여서 전하가 포획(Trap)될 수 있는 계면을 제거하거나 계면의 수를 줄일 수 있다.
따라서, 상기와 같은 작용으로 인하여 잔상의 정도를 강화시키는 원인이 되는 전기장 경로의 비대칭성, 포획 전하의 축적 등을 완화한다. 그 결과로, 프린지필드구동 액정표시장치의 잔상 정도를 완화시켜 화면 표시 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 투명성 절연기판상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 수개의 화소전극을 포함하여 상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막상에 포토레지스트를 도포한 후 상기 1차 및 2차 화소전극이 형성된 영역상의 포토레지스트를 제거하는 단계;
    상기 선택적으로 제거되고 남은 포토레지스트를 1차마스크로 하고 1차 마스크의 개구영역에서 2차화소전극을 2차마스크로 하여 상기 포토레지스트가 제거된 영역 하부에 형성된 보호막 및 포토레지스트가 제거된 영역에서 2차화소전극 하부 이외의 게이트절연막을 제거하는 단계; 및
    상기 보호막상에 남아있는 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
  2. 투명성 절연기판상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막상에 투명전도체를 형성하여 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 2차화소전극을 마스크의 일부로 사용하여 화소부분에서 2차화소전극 하부 이외의 게이트 절연막을 제거하는 단계;
    상기 수개의 2차 화소전극을 포함하여 상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
  3. 투명성 절연기판상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 1차 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 1차 화소전극을 포함하여 상기 투명성 절연기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연막상에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막상에 투명전도체를 형성하고 이를 패터닝하여 수개의 2차 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 수개의 2차 화소전극을 포함하여 상기 보호막상에 포토레지스트를 도포한 후 이를 상기 1차 화소전극 양측의 보호막부분에 남도록 패터닝하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴 및 2차화소전극을 마스크로 사용하여 상기 보호막과 게이트 절연막을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프린지필드구동 액정표시장치의 제조방법.
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