KR20040066621A - 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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KR20040066621A
KR20040066621A KR1020030003742A KR20030003742A KR20040066621A KR 20040066621 A KR20040066621 A KR 20040066621A KR 1020030003742 A KR1020030003742 A KR 1020030003742A KR 20030003742 A KR20030003742 A KR 20030003742A KR 20040066621 A KR20040066621 A KR 20040066621A
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이민직
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 절연막을 기판 상에 증착 후 공정을 진행하여 층간의 단차를 감소시켜 배향막의 러빙을 효과적으로 처리할 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 상하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 소정 영역이 제거된 절연막과, 상기 절연막이 제거된 소정 영역에 채워진 전극 및 라인 및 상기 상하부 기판 사이에 액정층을 포함하여 이루어짐을 그 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and the Method of Manufacturing the Same}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 절연막을 기판 상에 증착 후 공정을 진행하여 층간의 단차를 감소시켜 배향막의 러빙을 효과적으로 처리할 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향에 따라 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 트위스트 네마틱형 액정 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 하부기판(1) 및 상부기판(2)과, 상기 하부 기판(1)과 상부 기판(2) 사이에 주입된 액정(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 하부 기판(1)은 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)이 배열되고, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이배열되며, 상기 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
그리고 상기 상부 기판(2)은 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층(7)과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(4)으로부터 돌출된 게이트 전극과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막 위에 형성된 액티브층과, 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극에 대향되도록 드레인 전극을 구비하여 구성된다.
상기 화소 전극(6)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.
전술한 바와 같이 구성되는 트위스트 네마틱형 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)상에 위치한 액정(3)이 상기 박막 트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 배향되고, 상기 액정(3)의 배향 정도에 따라 액정(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현한다.
또한, 전술한 트위스트 네마틱형 액정 표시 장치는 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상부 기판(2)의 공통 전극(9)이 접지 역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정 셀의 파괴를방지할 수 있다.
그러나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정 구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 갖고 있다.
따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 새로운 기술 즉, 횡전계형(In-Plane Switching Mode)의 액정 표시 장치가 제안되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일반적인 횡전계형 액정표시장치를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2와 같이, 하부 기판(10)상에 화소 전극(13)과 공통 전극(15)이 동일 평면상에 형성되어 있다. 그리고 상기 하부 기판(10)과 일정 공간을 갖고 합착된 상부 기판(20) 사이에 형성된 액정(3)은 상기 하부 기판(10)상의 상기 화소 전극(13)과 공통 전극(15) 사이의 횡전계에 의해 작동한다.
도 3a 내지 도 3b는 횡전계형 액정 표시 장치에서 전압 오프(off)/온(on)시 일어나는 액정의 배향 방향 변화 모습을 나타내는 도면이다.
즉, 도 3a는 화소 전극(13) 또는 공통 전극(15)에 횡전계가 인가되지 않은 오프(off)상태로써, 액정(3)의 배향 방향 변화가 일어나지 않음을 알 수 있다. 도 3b는 상기 화소 전극(13)과 공통 전극(15)에 횡전계가 인가된 온(on) 상태로써, 액정(3)의 배향 방향 변화가 일어나고, 도 3a의 오프 상태와 비교해서 45°정도로 뒤틀림 각을 가지고, 화소 전극(13)과 공통 전극(15)의 수평방향과 액정의 비틀림 방향이 일치함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 횡전계형 액정표시장치는 동일 평면상에 화소 전극(13)과 공통 전극(15)이 모두 존재한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b에 따른 액정의 배향 방향을 나타낸 평면도이다.
도 4a와 같이, 화소 전극(13) 또는 공통 전극(15)에 전압이 인가되지 않았을 경우에는 액정 배향 방향은 배향막(도시되지 않음)의 러빙 각도와 동일한 방향으로 배열된다.
그리고 도 4b와 같이, 화소 전극(13)과 공통 전극(15)에 전압이 인가되었을 때 액정의 배향 방향은 전기장이 인가되는 방향임을 알 수 있다.
이러한 횡전계 방식의 장점으로는 광시야각이 가능하다는 것이다. 즉, 액정 표시 장치를 정면에서 보았을 때, 상/하/좌/우 방향으로 약 70°방향에서 가시할 수 있다. 그리고, 일반적으로 사용되는 액정 표시 장치에 비해 제작 공정이 간단하고, 시야각에 따른 색의 이동이 적은 장점이 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는 공통 전극(15)과 화소 전극(13)이 동일 기판 상에 존재하기 때문에 빛에 의한 투과율 및 개구율이 저하되는 문제점이 있다.
도 5는 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 I~I' 선상의 구조 단면도이다.
도 5 및 6과 같이, 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는 크게, 하부 기판(10)과 이에 대향되는 상부 기판(20), 그리고 상기 양 기판(10, 20) 사이에 충진되는액정층으로 이루어져 있다.
도 5와 같이, 상기 하부 기판(10) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 공통 전극(15) 및 화소 전극(13)이 소정 간격 이격하여 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 라인(11)에서 돌출되어 형성된 게이트 전극(11a)과, 상기 게이트 전극(11a)을 포함한 하부 기판(10)의 전면에 게이트 절연막(도 6의 14참조)을 개재하여 상기 게이트 전극(11a)과 오버랩하는 반도체층(18)과, 상기 반도체층(18) 양측에 상기 데이터 라인(12)에서 돌출되어 형성된 소오스 전극(12a) 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극(12b)으로 이루어진 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(12b)은 상기 화소 전극(15)과 연결되어 형성된다.
도 6과 같이, 상기 공통 전극(13)은 상기 화소 전극(15)과 소정 간격 이격하여 형성하며, 상기 게이트 라인(11) 또는 데이터 라인(12)을 형성할 때, 동시에 형성한다. 제시된 도면에는 상기 공통 전극(13)이 게이트 라인(11)과 동일층에 형성되어 있다.
그리고, 상기 데이터 라인(12)과 화소 전극(15)과의 사이에는 보호막(16)을 더 증착하는데, 여기서의 보호막(도 6의 16참조)은 상기 게이트 절연막(14)과 동일 성분으로 SiNx, SiOx 등의 무기 절연막이나 아크릴, 폴리이미드, BCB(BenzoCycloButene), 포토 폴리머(Photo Polymer)의 유기 절연막 중에서 어느 하나를 사용한다.
그리고, 상기 보호막(16) 및 화소 전극(15)을 포함한 하부 기판(10) 전면에 제 1 배향막(17)을 형성한다.
또한, 상기 공통 전극(13)은 공통 라인(19)으로부터 전압 신호를 인가받으며, 드레인 전극(12b)을 통해 각 화소 전극(15)에 전압 신호가 인가되면, 수평 전계를 형성하여 액정을 구동한다.
상기 상부 기판(20) 상에는, 상기 화소 영역 외의 영역으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(21)과, 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(22)과, 액정의 초기 배향을 정의하기 위한 제 2 배향막(23)을 형성한다.
양 기판(10, 20)의 전면에는 액정의 초기 배향을 정의하는 제 1, 제 2 배향막(17, 23)이 형성되어 있으며, 상기 제 1, 제 2 배향막(17, 23)에 인접한 액정들은 배향막의 배향 방향에 따라 배열되게 된다.
이와 같이, 종래의 횡전계형 액정 표시 장치는 공통 전극을 먼저 형성하고, 그 상부 전면에 게이트 절연막을 형성함으로써, 이어, 데이터 라인 및 화소 전극 등이 증착되면서 배향막이 형성되는 최상부에서의 단차가 심해, 전극의 에지(edge)부에 러빙이 잘 되지 않고, 이로 인해 구동시 전극 에지부에 빛샘 현상이 발생하였다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 전극을 형성하기 위한 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 전극을형성하는 종래의 액정 표시 장치의 제조 방법으로는, 공정이 진행될수록 계속적으로 적층을 하게 되어, 전극과 전극이 교차되는 부위에 단차가 심화되어, 오픈성 불량이 증가하게 된다.
둘째, 전극의 로드(load)를 줄이기 위해 금속막의 높이를 올릴 경우, 전극과 전극이 교차(cross over)되는 부위에 단차가 더 심해져 전극 오픈 불량이 증가하는 문제점으로 인해, 전극의 폭을 증가시켜 전극의 로드를 줄여왔는데, 이 때는 개구율이 감소되는 또 다른 문제점이 야기되었다.
셋째, 상기 전극과 전극의 교차부로 인해 최상부의 심한 단차는 전극 주변부의 러빙 처리가 원활히 이루어지지 않게 하여, 이러한 전극 주변부에 대응되는 액정의 움직임이 전압인가 전과 후에 뚜렷한 차이를 보이지 않아, 명암 대조비(Contrast Ratio)가 낮게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 절연막을 기판 상에 증착 후 공정을 진행하여 층간의 단차를 감소시켜 배향막의 러빙을 효과적으로 처리할 수 있는 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 트위스트 네마틱형 액정 표시 장치를 나타낸 분해 사시도
도 2는 일반적인 횡전계형 액정 표시 장치의 전계 형성 및 이에 의해 액정 배향을 나타낸 개략적인 단면도
도 3a 내지 도 3b는 횡전계형 액정 표시 장치에서 전압 오프(off)/온(on)시 액정의 배향 방향을 나타내는 도면
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b에 따른 액정의 배향 방향을 나타낸 평면도
도 5는 종래의 횡전계형 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 I~I' 선상의 구조 단면도
도 7은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도
도 8은 도 7의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
30 : 하부 기판 31 : 제 1 절연막
32 : 게이트 라인 32a : 게이트 전극
33 : 공통 전극 34 : 제 2 절연막
35 : 반도체층 36 : 데이터 라인
36a, 36b : 소오스/드레인 전극 37 : 제 3 절연막
38 : 보호막 39 : 화소 전극
40 : 제 1 배향막 45 : 공통 라인
50 : 상부 기판 51 : 차광막
52 : 칼라 필터층 53 : 제 2 배향막
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 상하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 소정 영역이 제거된 절연막과, 상기 절연막이 제거된 소정 영역에 채워진 전극 및 라인 및 상기 상하부 기판 사이에 액정층을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 전극 및 라인은 게이트 전극 및 게이트 라인인 것이 바람직하다.
상기 게이트 라인과 동일층에 공통 전극이 더 형성된 것이 바람직하다.
상기 전극 및 라인은 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인인 것이 바람직하다.
상기 데이터 라인과 동일층에 공통 전극을 더 형성된 것이 바람직하다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 상하부 기판과, 상기 하부 기판 상에 소정 영역이 제거되어 형성된 제 1 절연막과, 상기 제 1 절연막의 소정 영역에 형성되는 게이트 전극 및 게이트 라인과, 상기 게이트 라인을 포함한 제 1 절연막 전면에 형성된 제 2 절연막과, 상기 게이트 전극 상부에 대응되도록 제 2 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층을 포함한 제 2 절연막 전면에 소정 영역이 제거되어 형성된 제 3 절연막과, 상기 제 3 절연막의 소정 영역에 형성된 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인과, 상기 드레인 전극과 연결되어 형성된 화소 전극과, 상기 화소 전극을 포함한 제 3 절연막 전면에 형성된 배향막과, 상기 상하부 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제 3 절연막 상과 화소 전극 사이에는 드레인 전극과의 콘택 홀을 구비한 보호막이 더 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 하부 기판 상에 소정 영역이 제거된 절연막을 증착한 후, 상기 소정 영역에 절연막의 표면 높이로 금속 물질을 채워 전극 및 라인을 형성함에 그 특징이 있다.
상기 전극 및 라인은 게이트 전극 및 게이트 라인인 것이 바람직하다.
상기 게이트 라인과 동일층에 공통 전극을 더 형성한 것이 바람직하다.
상기 전극 및 라인은 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인인 것이 바람직하다.
상기 데이터 라인과 동일층에 공통 전극을 더 형성한 것이 바람직하다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 하부 기판 전면에 제 1 절연막을 증착하는 단계와, 상기 제 1 절연막의 소정 영역을 선택적으로 제거한 후 금속을 전면 증착하고, 상기 제 1 절연막 표면 높이로 평탄화하여 게이트 전극을 구비한 게이트 라인을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인을 포함한 제 1 절연막 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 상부의 제 2 절연막 상에 섬 모양의 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층을 포함한 제 2 절연막 상에 제 3 절연막을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여 금속을 제거된 부위에 매립하여 데이터 라인 및 상기 반도체층의 양측과 연결되는 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 화소 전극을 포함한 제 3 절연막 전면에 배향막을 형성하는 단계와, 상기 하부 기판에 대향되는 상부 기판을 형성하는 단계 및 상기 상하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 게이트 라인과 데이터 라인으로 정의되는 화소 영역에 해당되는 제 1 절연막을 선택적으로 제거하여, 제거된 부위에 공통 전극을 더 형성함이 바람직하다.
상기 게이트 라인과 데이터 라인으로 정의되는 화소 영역에 해당되는 제 3 절연막을 선택적으로 제거하여 제거된 부위에 공통 전극을 더 형성함이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 액정 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 8은 도 7의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.
도 7과 같이, 하부 기판(30) 상에는 종횡으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(32)과 데이터 라인(37)이 형성되어 있고, 상기 화소 영역 내에 공통 전극(33) 및 화소 전극(39)이 소정 간격 이격하여 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 라인(32)에서 돌출되어 형성된 게이트 전극(32a)과, 상기 게이트 전극(32a)을 포함한 하부 기판(30)의 전면에 제 2 절연막(34)을 개재하여 상기 게이트 전극(32a)과 오버랩하는 반도체층(35)과, 상기 반도체층(35) 양측에 상기 데이터 라인(37)에서 돌출되어 형성된 소오스 전극(37a) 및 이와 소정 간격 이격된 드레인 전극(37b)으로 이루어진 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(37b)은 상기 화소 전극(39)과 연결되어 형성된다.
도 8과 같이, 상기 공통 전극(33)과 상기 화소 전극(39)은 각각 소정 간격 이격하여 복수개 형성되며, 상기 공통 전극(33)은 상기 게이트 라인(32) 또는 데이터 라인(37)과 동일층에 형성된다. 이는, 상기 게이트 라인(32) 또는 데이터라인(37)을 형성하는 공정과 동시에 형성하는 것을 의미하며, 이는 상기 공통 전극(33)을 형성하기 위한 별도의 공정의 요구치 않고 집적도를 향상시키기 위함이다.
그리고, 상기 공통 전극(33)은 제 1 절연막(31) 내에 형성하여 상기 공통 전극(33)이 형성되었을 때, 제 1 절연막(31)과의 단차가 없도록 한다. 상기 공통 전극(33)과 동일층에 형성되는 게이트 라인(32) 및 게이트 전극(32a) 또한, 제 1 절연막(31)과 단차 없이 형성된다.
상기 소오스/드레인 전극(37a, 37b)과 데이터 라인(37)도 마찬가지로, 제 3 절연막(36)이 선택적으로 제거된 영역에 금속을 매립하여 제 3 절연막(36)의 표면 높이로 평탄화하여 형성함으로써, 제 3 절연막(36)과 동일층에 형성되며, 단차 없이 형성된다.
상기 제 1, 제 2, 제 3 절연막(31, 34, 36)은 일반적인 절연막 성분으로 SiNx, SiOx 등의 무기 절연막이나 아크릴, 폴리이미드, BCB(BenzoCycloButene), 포토 폴리머(Photo Polymer)의 유기 절연막 중에서 어느 하나를 사용한다.
그리고, 상기 제 3 절연막(36) 상에는 보호막(38)을 형성하여 상기 게이트 전극(32a), 반도체층(35), 소오스/드레인 전극(37a, 37b)으로 이루어진 박막 트랜지스터를 보호하고, 선택적으로 상기 보호막(38)을 제거하여 상기 드레인 전극(37a)이 노출되도록 한다.
상기 보호막(38) 상에 투명 전극을 재료로 하여, 상기 드레인 전극(37a)과 연결되는 상기 화소 전극(39)이 형성되며, 상기 화소 전극(39)을 포함한 상기 보호막(38) 전면에 제 1 배향막(40)이 형성된다.
또한, 상기 공통 전극(33)은 공통 라인(도 7의 45 참조)으로부터 전압 신호를 인가받으며, 드레인 전극(36b)을 통해 각 화소 전극(38)에 전압 신호가 인가되면, 수평 전계를 형성하여 액정을 구동한다.
한편, 상기 상부 기판(50) 상에는, 상기 화소 영역 외의 영역으로 빛이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층(51)과, 칼라 색상(R, G, B)을 구현하기 위한 칼라 필터층(52)과, 액정의 초기 배향을 정의하기 위한 제 2 배향막(53)이 형성된다.
이하, 공정 단면도를 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 9a와 같이, 하부 기판(30) 전면에 제 1 절연막(31)을 증착한 후, 상기 제 1 절연막(31)의 소정 영역을 선택적으로 제거한다.
도 9b와 같이, 제거된 소정 영역을 포함한 상기 제 1 절연막(31)의 전면에 금속을 증착하고, 상기 제 1 절연막(31) 표면 높이로 이를 평탄화하여 게이트 전극(32a)을 구비한 게이트 라인(32) 및 공통 전극(33)을 형성한다.
도 9c와 같이, 상기 게이트 라인(32)을 포함한 제 1 절연막(31) 전면에 제 2 절연막(34)을 형성한다.
이어, 상기 제 2 절연막(34) 상에 반도체층(35)을 전면 증착한 후, 상기 게이트 전극(32a) 상부에 남기도록 패터닝하여 활성층인 반도체층(35)을 형성한다.
이 때, 상기 반도체층(35)이 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)형인 경우는 먼저 비정질 실리콘층 및 n+층을 전면 증착한 후, 이를 선택적으로 제거하여 반도체층(35)을 형성하며, 여기서 n+층은 반도체층(35)을 형성하는 마스크와는 별도의 마스크를 이용하여 채널에 대응되는 부위를 제거한다.
상기 반도체층(35)이 폴리 실리콘(Poly Silicon)형인 경우는 비정질 실리콘층을 전면 증착하고, 이를 결정화한 후, 이를 선택적으로 제거하여 반도체층(35)을 형성하고, 상기 반도체층(35)의 양측에 이온 주입 공정을 진행하여 불순물 영역을 형성한다.
이어, 비정질 실리콘형 또는 폴리 실리콘형으로 형성된 상기 반도체층(35)을 포함한 제 2 절연막(34) 전면에 제 3 절연막(36)을 증착한다.
이어, 상기 제 3 절연막(36)의 소정 영역을 제거한다.
도 9d와 같이, 상기 제거된 소정 영역을 채우며 전면에 금속을 증착하여 이를 상기 제 3 절연막(36)의 표면 높이로 평탄화하여 소오스/드레인 전극(37a, 37b) 및 데이터 라인(37)을 형성한다. 여기서, 상기 소오스/드레인 전극(37a, 37b)은 상기 반도체층(35)의 양측과 연결되어 형성된다.
이어, 상기 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인(37)을 포함한 상기 제 3 절연막(36) 전면에 보호막(38)을 형성한다.
도 9e와 같이, 상기 보호막(38)을 선택적으로 제거하여 콘택 홀을 형성한다.
이어, 상기 콘택 홀을 매립하며 전면에 투명 도전막을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극(37b)과 연결되는 화소 전극(39) 및 상기 공통 전극(33)간의 사이에 소정 간격 이격하여 화소 전극(39)을 형성한다.
도 9f와 같이, 상기 화소 전극(39)을 포함한 상기 보호막(38) 전면에 제 1 배향막(40)을 형성한다.
일반적으로, 상기 반도체층(35)이나 상기 화소 전극(39)의 두께는 약 500Å 내지 1000Å으로, 기판 상에 형성되는 라인이나 전극이 갖는 두께가 2300Å 내지 3000Å 정도임에 비해 상대적으로 작은 두께로 형성되므로, 상기 반도체층(35)이나 화소 전극(39)보다는 게이트 라인(32)과 데이터 라인(37), 또는 공통 전극(33) 등으로 인해 기판 상에 단차가 심화되곤 하였다.
그러나, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 먼저, 절연막을 증착한 후, 라인 및 전극 등을 형성함으로, 절연막의 두께로서 임의적으로 라인 및 전극 등의 두께를 단차없이 조절할 수 있으며, 따라서, 개구율의 감소없이 전극의 로드를 줄이기 위해 전극의 두께를 크게 형성하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인, 공통 전극 등을 형성하는 공정이 절연막을 먼저 증착한 후, 상기 절연막을 선택적으로 제거한 부위에 금속을 채우는 방식으로 이루어져 표면에서의 단차가 거의 없기 때문에, 배향막을 인쇄하고, 러빙하는데 있어, 전 영역에 걸쳐 고루 잘 이루어지게 된다. 따라서, 패널의 전 영역에 걸쳐 단차를 최소화함으로써, 명암 대조비를 개선할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 절연막을 먼저 증착하고, 소정 영역을 제거한 후, 제거된 부위에 금속 물질을 채워 전극 및 라인을 형성함으로써, 절연막과 전극간의 단차 발생을 최소화하여 전극과 전극이 교차되는 부위라도 오픈성 불량없이 안정적인 구조의 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
둘째, 증착되는 절연막의 두께로서 전극의 두께를 조정할 수 있으므로, 전극의 로드(load)를 줄이기 위해 금속막의 높이를 올릴 수 있는 마진이 커진다.
셋째, 단차 발생을 최소화함으로써, 배향막의 러빙 처리가 원활히 이루어져 전압 인가 전후, 영역별 차이 없이 액정의 움직임이 뚜렷하여 명암 대조비를 개선할 수 있다.

Claims (15)

  1. 상하부 기판:
    상기 하부 기판 상에 소정 영역이 제거된 절연막;
    상기 절연막이 제거된 소정 영역에 채워진 전극 및 라인; 및
    상기 상하부 기판 사이에 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 및 라인은 게이트 전극 및 게이트 라인임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 게이트 라인과 동일층에 공통 전극이 더 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 및 라인은 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 데이터 라인과 동일층에 공통 전극을 더 형성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 상하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 소정 영역이 제거되어 형성된 제 1 절연막;
    상기 제 1 절연막의 소정 영역에 형성되는 게이트 전극 및 게이트 라인;
    상기 게이트 라인을 포함한 제 1 절연막 전면에 형성된 제 2 절연막;
    상기 게이트 전극 상부에 대응되도록 제 2 절연막 상에 형성된 반도체층;
    상기 반도체층을 포함한 제 2 절연막 전면에 소정 영역이 제거되어 형성된 제 3 절연막;
    상기 제 3 절연막의 소정 영역에 형성된 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인;
    상기 드레인 전극과 연결되어 형성된 화소 전극;
    상기 화소 전극을 포함한 제 3 절연막 전면에 형성된 배향막;
    상기 상하부 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 3 절연막 상과 화소 전극 사이에는 드레인 전극과의 콘택 홀을 구비한 보호막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 하부 기판 상에 소정 영역이 제거된 절연막을 증착한 후, 상기 소정 영역에 절연막의 표면 높이로 금속 물질을 채워 전극 및 라인을 형성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전극 및 라인은 게이트 전극 및 게이트 라인임을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 게이트 라인과 동일층에 공통 전극을 더 형성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 전극 및 라인은 소오스/드레인 전극 및 데이터 라인임을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 데이터 라인과 동일층에 공통 전극을 더 형성함을 특징으로 하는 액정표시 장치의 제조 방법.
  13. 하부 기판 전면에 제 1 절연막을 증착하는 단계;
    상기 제 1 절연막의 소정 영역을 선택적으로 제거한 후 금속을 전면 증착하고, 상기 제 1 절연막 표면 높이로 평탄화하여 게이트 전극을 구비한 게이트 라인을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인을 포함한 제 1 절연막 전면에 제 2 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 상부의 제 2 절연막 상에 섬 모양의 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층을 포함한 제 2 절연막 상에 제 3 절연막을 증착하고 이를 선택적으로 제거하여 금속을 제거된 부위에 매립하여 데이터 라인 및 상기 반도체층의 양측과 연결되는 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 화소 전극을 포함한 제 3 절연막 전면에 배향막을 형성하는 단계;
    상기 하부 기판에 대향되는 상부 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 상하부 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 게이트 라인과 데이터 라인으로 정의되는 화소 영역에 해당되는 제 1 절연막을 선택적으로 제거하여, 제거된 부위에 공통 전극을 더 형성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 게이트 라인과 데이터 라인으로 정의되는 화소 영역에 해당되는 제 3 절연막을 선택적으로 제거하여 제거된 부위에 공통 전극을 더 형성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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