KR20040011681A - 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(Fringe Field Switching Mode Liquid Crystal Display)의 제조방법을 개시하며, 개시된 본 발명의 방법은, 투명성 절연기판 상에 제1투명 금속막을 증착하고 패터닝하여 카운터 전극을 형성하는 단계; 상기 카운터 전극이 형성된 기판 상에 제1금속막을 증착하고 패터닝하여 게이트버스라인과 공통버스라인을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 절연막과 반도체막을 차례로 형성하는 단계; 상기 반도체막을 패터닝하여 게이트전극 상부의 절연막 상에 채널층을 형성하는 단계; 상기 채널층 및 절연막 상에 제2금속막을 증착하고 패터닝하여 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 보호막과 감광막을 차례로 형성하는 단계; 상기 감광막을 하프 톤 노광하여 소오스 전극 상부에 비아 패턴을 가지면서 화소영역에 대응하는 부분에 하프 톤 영역들을 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 소오스 전극이 노출되도록 상기 감광막 패턴을 이용해서 보호막을 식각하는 단계; 상기 감광막 패턴의 하프 톤 영역을 제거하는 단계; 상기 감광막 패턴의 하프 톤 영역이 제거되어 노출된 보호막 부분과 잔류된 감광막 패턴 및 노출된 소오스 전극 상에 제2투명 금속막을 증착하는 단계; 및 상기 잔류된 감광막 패턴 및 그 표면 상의 제2투명 금속막을 제거하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 제조방법{Method for fabricating fringe field switching mode liquid crystal display}
본 발명은 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마스크 공정수를 줄일 수 있는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.
프린지 필드(fringe field)에 의해 동작되는 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치(Fringe Field Switching Mode Liquid Crystal Display : 이하,FFS-LCD)는 인 플레인 스위칭(In Plain Switching) 모드 LCD의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여 제안되었다.
이러한 FFS-LCD는, 도시하지는 않았으나, 인 플레인 스위칭 모드 LCD와 비교해서 카운터 전극과 화소전극을 투명 전도체로 형성하면서 상기 카운터 전극과 화소전극 사이의 간격을 하부기판과 상부기판간의 간격보다 좁게 형성하여, 상기 카운터 전극과 화소전극 사이에서 프린지 필드가 형성되도록 하고, 이 프린지 필드에 의해 전극들 상부에 존재하는 액정분자들이 모두 동작되도록 함으로써 개구율 및 투과율을 향상시킨 LCD이다.
한편, 이와 같은 FFS-LCD는 개구율 및 투과율의 향상을 얻을 수 있으나, 액정의 유전율 이방성 특성으로 인해 여전히 색도 차이가 발생된다.
이에, 액정의 유전율 이방성에 기인하는 색도 차이를 보상해주기 위해 울트라-FFS(이하, U-FFS) 구조가 제안되었고, 도 1에 그 구조를 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, U-FFS 구조는 화소전극(9)을 슬릿 형태로 형성하되, 예컨데, 공통버스라인(11)을 중심으로 해서 상,하의 슬릿들이 대칭되는 각도로배열되도록 형성하며, 아울러, 액정 배향을 0°로 위치시킨다.
이와 같이 하면, 전계에 의한 액정의 비틀림이 공통버스라인(11)의 상측과 하층에서 반대 방향이되기 때문에 액정의 유전율 이방성에 의한 푸른 빛 계열 (bluish), 또는, 노란 빛 계열(yellowish)로 색도가 이동되는 것을 보상할 수 있고, 이에 따라, 전형적인 FFS 구조에서 보다 개선된 화면품위를 얻을 수 있다.
도 1에서, 미설명된 도면부호 1은 게이트버스라인, 3은 데이터버스라인, 5는 박막트랜지스터, 그리고, 7은 카운터 전극을 각각 나타낸다.
이하에서는 U-FFS 구조를 포함한 종래의 FFS-LCD의 제조방법을 도 2a 내지 도 2f를 참조해서 설명하도록 한다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 투명성 절연기판(21) 상에 제1투명 금속막을 증착하고, 이어서, 상기 제1투명 금속막을 제1마스크공정으로 패터닝하여 카운터 전극(23)을 형성한다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 카운터 전극(23)이 형성된 기판(21) 상에 게이트용 금속막을 증착한후 상기 게이트용 금속막을 제2마스크 공정으로 패터닝하여 게이트버스라인(25)과 공통버스라인(27)을 형성한다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 카운터 전극(23) 및 게이트버스라인(25)과 공통버스라인(27)이 형성된 기판(21) 상에 절연막(28)을 형성하고, 상기 절연막(28) 상에 반도체막을 증착한다. 그런다음, 상기 반도체막을 제3마스크 공정으로 패터닝하여 게이트버스라인(25) 상부의 절연막(28) 상에 채널층(29)을 형성한다.
계속해서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(28) 및 채널층(29) 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착하고, 이어서, 상기 소오스/드레인용 금속막을 제4마스크 공정으로 패터닝하여 소오스 및 드레인 전극(31a, 31)을 포함한 데이터버스라인(미도시)을 형성한다.
다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 보호막(33)을 형성하고, 상기 보호막(33)을 제5마스크 공정으로 패터닝하여 소오스 전극(31a)을 노출시킨다.
그 다음으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 노출된 소오스 전극(31a)과 보호막 (33) 상에 제2투명 금속막을 증착한 후, 상기 제2투명 금속막을 제6마스크 공정으로 패터닝하여 화소 전극(37)을 형성한다.
그러나, 종래의 기술에 따른 FFS-LCD의 제조방법은 총 6회의 마스크 공정이 이용되며, 하나의 마스크 공정은 그 자체로서 노광공정, 현상공정 및 식각 공정을 포함하고 있어서 장시간의 제조공정 및 제조단가 상승 등의 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 마스크 공정수를 감소시킬 수 있는 FFS-LCD의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 울트라 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치를 도시한 평면도.
도 2a 내지 도 2f는 종래 기술에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
51 : 투명성 절연기판 53 : 카운터 전극
55 : 게이트버스라인 57 : 공통버스라인
58 : 절연막 59 : 채널층
61a : 소오스 전극 61 : 드레인 전극
65 : 보호막 67 : 감광막 패턴
69 : 화소 전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FFS-LCD는, 투명성 절연기판 상에 제1투명 금속막을 증착하는 단계; 상기 제1투명 금속막을 패터닝하여 카운터 전극을 형성하는 단계; 상기 카운터 전극이 형성된 기판 상에 제1금속막을 증착하는 단계; 상기 제1금속막을 패터닝하여 게이트전극을 포함한 게이트버스라인과 공통버스라인을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 절연막과 반도체막을 차례로 형성하는 단계; 상기 반도체막을 패터닝하여 게이트전극 상부의 절연막 상에 채널층을 형성하는 단계; 상기 채널층 및 절연막 상에 제2금속막을 증착하는 단계; 상기 제2금속막을 패터닝하여 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 보호막과 감광막을 차례로 형성하는 단계; 상기 감광막을 하프 톤 노광하여 소오스 전극 상부에 비아 패턴을 가지면서 화소영역에 대응하는 부분에 상대적으로 얇은 두께의 하프 톤 영역들을 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 소오스 전극이 노출되도록 상기 감광막 패턴을 이용해서 보호막을 식각하는 단계; 상기 감광막 패턴의 하프 톤 영역이 제거되도록 상기 감광막 패턴의 일부 두께를 에싱(ashing)하는 단계; 상기 감광막 패턴의 하프 톤 영역이 제거되어 노출된 보호막 부분과 잔류된 감광막 패턴 및 노출된 소오스 전극 상에 제2투명 금속막을 증착하는 단계; 및 상기 잔류된 감광막 패턴 및 그 표면 상의 제2투명 금속막을 제거하여 노출된 보호막 부분 상에 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 5회의 마스크 공정을 이용하기 때문에 종래 기술에 비하여 1회의 마스크 공정수를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 생산성을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 FFS-LCD 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
도 3a를 참조하면, 투명성 절연기판(51) 상에 ITO 금속막과 같은 투명 금속막을 증착하고, 그런다음, 상기 투명 금속막을 제1마스크 공정으로 패터닝하여 화소영역에 해당하는 기판 부분 상에 플레이트 형상의 카운터 전극(53)을 형성한다.
이어, 상기 카운터 전극(53)이 형성된 기판(51) 상에 게이트용 금속막을 증착하고, 상기 게이트용 금속막을 제2마스크 공정으로 패터닝하여 게이트버스라인 (55)과 공통버스라인(57)을 형성한다.
다음으로, 상기 기판 결과물 상에 절연막(58)과 반도체막을 차례로 형성하고, 상기 반도체막을 제3마스크 공정으로 패터닝하여 게이트버스라인(55) 상부의 절연막(58) 상에 채널층(59)을 형성한다.
이어서, 상기 채널층(59) 및 절연막(59) 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착하고, 상기 소오스/드레인용 금속막을 제4마스크 공정으로 패터닝하여 소오스 및 드레인 전극(61a, 61)을 형성하며, 이 결과로서, 기판의 적소에 박막트랜지스터를 형성한다.
도 3b를 참조하면, 상기 결과물 상에 보호막(65)과 감광막을 차례로 형성한다, 그런다음, 상기 감광막에 대한 노광을 수행하되, 하프 톤(Half-tone) 노광을 적용하여 후속하는 현상 공정을 통해 소오스 전극(61a) 상부에 비아 패턴을 가지면서 화소영역에 상대적으로 얇은 두께의 하프 톤 영역들을 갖는 감광막 패턴(67)을 형성한다. 이어서, 상기 감광막 패턴(67)을 이용해서 노출된 상기 보호막(65) 부분을 식각하고, 이를 통해 소오스 전극(61a)을 노출시킨다.
여기서, 상기 소오스 전극(61a) 상부에 비아 패턴을 형성하는 것과 하프 톤 영역들을 갖는 감광막 패턴(67) 및 보호막의 식각은 모두 5마스크 공정을 통해 이루어지는 것으로 이해될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 감광막 패턴(67)의 하프 톤 영역이 제거되도록 상기 감광막 패턴(67)의 일부 두께를 에싱(ashing)한다. 이때, 상기 하프 톤 영역을 제거한 후에, 감광막 패턴(67)에 UV(Ultra Violet)를 조사하여 후속 공정에서 상기 감광막 패턴의 제거를 용이하게 한다.
도 3d를 참조하면, 상기 기판 결과물 상에 ITO 금속막과 같은 투명 금속막을 증착한다. 이때, 상기 투명 금속막은 감광막 패턴(67) 내벽에는 형성되지 않으며, 단지, 하프 톤 영역이 제거되어 노출된 보호막(65) 부분과 잔류된 감광막 패턴(67) 및 노출된 소오스 전극(61a) 상에만 증착된다.
도 3e를 참조하면, 상기 잔류된 감광막 패턴을 리프트-오프(Lift-off)하여 제거한다. 이때, 상기 감광막 패턴 상의 제2투명 금속막이 함께 제거되며, 이 결과, 보호막 상에 슬릿 구조를 갖는 화소 전극(69)이 자기정렬적으로 형성된다. 여기서, 상기 화소 전극(69)은 하프 톤 영역을 갖는 감광막 패턴을 이용하여 형성되므로, 정확한 패턴을 얻을수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 5회의 마스크 공정이 이용되기 때문에 종래 기술에 비하여 1회의 마스크 공정이 감소된다. 따라서, 1회의 마스크 공정에 관련된 단위 공정을 생략할수 있는 바, 공정시간 및 제조단가의 상승의 문제점을 개선할 수있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 6회의 마스크 공정을 사용하는 종래 기술에 비하여 1회의 마스크 공정수를 감소시킨 5회의 마스크 공정을 이용하므로 생산성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 본 발명의 화소 전극은 자기 정렬적으로 형성하므로 정확한 패턴의 형성이 가능하다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 투명성 절연기판 상에 제1투명 금속막을 증착하는 단계;
    상기 제1투명 금속막을 패터닝하여 카운터 전극을 형성하는 단계;
    상기 카운터 전극이 형성된 기판 상에 제1금속막을 증착하는 단계;
    상기 제1금속막을 패터닝하여 게이트전극을 포함한 게이트버스라인과 공통버스라인을 형성하는 단계;
    상기 기판 결과물 상에 절연막과 반도체막을 차례로 형성하는 단계;
    상기 반도체막을 패터닝하여 게이트전극 상부의 절연막 상에 채널층을 형성하는 단계;
    상기 채널층 및 절연막 상에 제2금속막을 증착하는 단계;
    상기 제2금속막을 패터닝하여 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 기판 결과물 상에 보호막과 감광막을 차례로 형성하는 단계;
    상기 감광막을 하프 톤 노광하여 소오스 전극 상부에 비아 패턴을 가지면서 화소영역에 대응하는 부분에 상대적으로 얇은 두께의 하프 톤 영역들을 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 소오스 전극이 노출되도록 상기 감광막 패턴을 이용해서 보호막을 식각하는 단계;
    상기 감광막 패턴의 하프 톤 영역이 제거되도록 상기 감광막 패턴의 일부 두께를 에싱(ashing)하는 단계;
    상기 감광막 패턴의 하프 톤 영역이 제거되어 노출된 보호막 부분과 잔류된 감광막 패턴 및 노출된 소오스 전극 상에 제2투명 금속막을 증착하는 단계; 및
    상기 잔류된 감광막 패턴 및 그 표면 상의 제2투명 금속막을 제거하여 노출된 보호막 부분 상에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감광막 패턴의 일부 두께를 에싱(ashing)하는 단계와 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계 사이에 상기 감광막 패턴에 UV(Ultra Violet)를 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FFS-LCD의 제조방법.
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