KR20060038148A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20060038148A
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Abstract

본 발명은 기판 상에 일 방향으로 연장된 삼중층으로 형성된 게이트 배선 및 패드와; 상기 게이트 배선과 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여, 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 화소영역에 대응하여 형성된 컬러필터와; 상기 화소영역에 대응하는 컬러필터의 하부에 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 스토리지 캐패시터 전극을 포함하는 상부 기판과;
상기 상부 기판의 게이트 배선과 데이터 배선의 상부와, 상기 박막트랜지스터의 상부에 대응되는 블랙매트릭스를 형성하는 하부 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 액정표시장치용 COT 구조 어레이 기판은 수지 블랙매트릭스 대신 금속 블랙매트릭스를 사용함으로써, 수지 블랙매트리스에 비해 높은 레졸루션으로 인하여 광차단 효과가 높아 COT 구조 액정표시장치의 콘트라스트비(Contrast Ratio)를 개선하는 효과가 있다.
액정표시장치, COT, 수지, 금속, 블랙매트릭스

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
도 1은 종래의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 종래의 액정표시장치 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 단면도.
도 3은 종래에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 확대 평면도.
도 4a 내지 도 4g는 도 3의 액정표시장치용 어레이 기판의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단한 공정 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 구성을 개략적으로 도시한 평면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 상부 기판 102 : 제 1 금속층
102a : 산화크롬층 102b : 크롬층
102c : 알루미늄층 103 : 게이트 절연층
104 : 액티브층 105 : 오믹 콘택층
106 : 소스 전극 108 : 드레인 전극
109 : 콘택홀 110 : 데이터 배선
112 : 스토리지 캐패시터 전극 114 : 보호막
130 : 컬러필터 130a : 적색 컬러필터
130b : 녹색 컬러필터 131 : 중첩된 컬러필터
132 : 화소 전극 200 : 하부 기판
210 : 하부 블랙매트릭스
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 상부 기판에 형성된 박막트랜지스터 어레이부의 상부에 컬러필터를 구성하는 COT(Color Filter on TFT)구조의 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시장치는 액체
의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용하고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 이용하여 화상을 표현하는 것으로, 전계가 인가되면 액정의 배열이 달라지고 달라진 액정의 배열 방향에 따라 빛이 투과되는 특성 또한 달라진다.
또한, 일반적인 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 액정표시장치(11)는 서브 컬러필터(8)와 각 서브 컬러필터(8) 사이에 형성된 블랙매트릭스(6)를 포함하는 컬러필터(7)와 상기 컬러필터(7)의 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부 기판(5)과, 화소영역(P)이 정의되고 화소영역(P)에는 화소전극(17)과 스위칭소자(T)가 구성되며, 화소영역(P)의 주변으로 어레이배선이 형성된 하부 기판(22)과, 상기 상부 기판(5)과 하부 기판(22) 사이의 액정층(14)으로 구성된다.
상기 하부 기판(22)은 어레이 기판(Array Substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(Matrix Type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(T)를 교차하여 지나가는 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이 투명한 화소전극(17)이 형성된다.
상기 화소전극(17)은 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO)와 같이 빛 의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.
상기 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터(C)가 게이트 배선(13)의 상부에 구성되며, 스토리지 캐패시터(C)의 제 1 전극으로 게이트 배선(13)의 일부를 사용하고, 제 2 전극으로 소스 및 드레인 전극과 동일층 동일물질로 형성된 섬형상의 금속층(30)을 사용한다.
이때, 상기 섬형상의 금속층으로 형성된 스토리지 캐패시터 전극(30)은 화소전극(17)과 접촉되어 화소전극(17)의 신호를 받도록 형성된다.
전술한 바와 같이 상부 기판(5)과 하부 기판(22)을 합착하여 액정패널을 제작하는 경우에는, 컬러필터 기판(5)과 하부 기판(22)의 합착 오차에 의한 빛샘 불량 등이 발생할 확률이 매우 높다.
도 2는 도 1의 종래의 액정표시장치 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하부 기판(22)과 상부 기판(5)이 이격되어 구성되고, 상기 하부 기판 및 상부 기판(22, 5)의 사이에는 액정층(14)이 위치한다.
상기 하부 기판(22)의 상부에는 게이트 전극(32)과 액티브층(34)과 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)을 포함하는 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에는 이를 보호하는 보호막(40)이 형성된다.
화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(38)과 접촉하는 투명 화소전극(17)이 구성되고, 화소전극(17)과 병렬로 연결된 스토리지 캐패시터 전극(30)이 게이트 배선(13)의 상부에 형성된다.
상기 상부 기판(5)에는 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)과 박막트랜 지스터(T)에 대응하여 블랙매트릭스(6)가 구성되고, 하부 기판(22)의 화소영역(P)에 대응하여 컬러필터(7a, 7b, 7c)가 형성된다.
이때, 종래의 하부 기판(22)의 구성은 수직 크로스토크(Cross Talk)를 방지하기 위해 데이터 배선(15)과 화소 전극(17)을 일정 간격(A) 이격 하여 구성하게 되고, 게이트 배선(13)과 화소 전극(17) 또한 일정간격(B) 이격 하여 구성하게 된다.
데이터 배선(15) 및 게이트 배선(13)과 화소 전극(17) 사이의 이격된 공간(A,B)은 빛샘 현상이 발생하는 영역이기 때문에, 상부 기판(5)에 구성한 블랙 매트릭스(Black Matrix, 6)가 이 부분을 가려주는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 박막트랜지스터(T)의 상부에 형성된 블랙매트릭스(6)는 외부에서 조사된 빛이 보호막(40)을 지나 액티브층(34)에 영향을 주는 포토 커런트(Photo Current)가 생기지 않도록 하기 위해 빛을 차단하는 역할을 하게 된다.
그런데, 상기 상부 기판(5)과 하부 기판(22)을 합착하는 공정 중 합착 오차(Misalign)가 발생하는 경우가 있는데, 이를 감안하여 상기 블랙매트릭스(6)를 설계할 때 일정한 값의 마진(Margin)을 두고 설계하기 때문에 그 만큼 개구율이 저하된다.
또한, 마진을 넘어선 합착오차가 발생할 경우, 빛샘 영역(A, B)이 상기 블랙매트릭스(6)에 모두 가려지지 않는 빛샘 불량이 발생하는 경우가 종종 있다.
이러한 경우에는 상기 빛샘이 외부로 나타나기 때문에 화질을 저하하는 문제가 있다.
종래에는 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로, 상기 컬러필터와 블랙매트릭스를 박막트랜지스터와 함께 단일 기판에 구성하는 예가 제안되었다.
도 3은 종래에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 확대 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 어레이 기판은 기판(도시하지 않음) 상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(52)이 서로 이격되어 평행하게 구성되고, 상기 게이트 배선(52)과 수직하게 교차되어 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(66)이 형성된다.
상기 게이트 배선(52)과 데이터 배선(66)의 교차지점에는 게이트 전극(54)과 액티브층(58)과 소스 전극(62)과 드레인 전극(64)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
상기 화소영역(P)에는 적색과 녹색과 청색을 나타내는 컬러필터(72a, 72b, 72c)가 구성되고, 상기 컬러필터(72a, 72b, 72c)의 상부에는 상기 드레인 전극(64)과 접촉하는 화소전극(80)이 형성된다.
전술한 구성에서, 상기 게이트 배선(52)과 데이터 배선(66)과 박막트랜지스터에 대응하여, 블랙 매트릭스(74)를 형성한다.
도 4a 내지 도 4g는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ`를 따라 절단하여, 종래의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(50)상에 알루미늄(Al), 알루미늄합 금, 구리(Cu), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 마스크 공정으로 패턴하여, 게이트 배선(52)과 이에 연결된 게이트 전극(54)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 배선(52)과 게이트 전극(54)이 형성된 기판(50)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 게이트 절연막(56)을 형성한다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(56)이 형성된 기판(50)의 전면에 순수 비정질 실리콘층(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘층(n+a-Si:H)을 적층하고 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 게이트 전극(54)에 대응하는 게이트 절연막(56)의 상부에 섬형상으로 적층된 액티브층(58, Active Layer)과 오믹 콘택층(60. Ohmic Contact Layer)을 형성한다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 오믹 콘택층(58)이 형성된 기판(50)의 전면에 전술한 바와 같은 도전성 금속을 증착하고 마스크 공정으로 패턴하여, 오믹 콘택층(60)상부에 서로 이격된 소스 전극(62)과 드레인 전극(64)과, 상기 소스 전극(62)에서 상기 게이트 배선(52)과 수직한 방향으로 연장되어 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(66)을 형성한다.
동시에, 상기 게이트 배선(52)의 일부 상부에 섬형상의 금속층(68)을 더 구성한다.
연속하여, 상기 소스 및 드레인 전극(62, 64)의 이격된 영역으로 노출된 오믹 콘택층(60)을 식각하여, 하부의 액티브층(58)을 노출하는 공정을 진행한다.
다음으로, 상기 소스 및 드레인 전극(62, 64)이 형성된 기판(50)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 제 1 보호막(70)을 형성한다.
다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 화소영역(P)에 대응하는 제 1 보호막(70)의 상부에 적색 및 녹색 컬러필터(72a, 72b)를 포함하는 컬러필터층을 형성한다.
상기 컬러필터층은 다수의 화소영역(P)에 적색 컬러필터(72a)와 녹색 컬러필터(72b)와 청색 컬러필터(도시하지 않음)를 특정한 배열 순서에 따라 형성하며, 각 색깔의 컬러필터 마다 순차적으로 패턴되어지는 마스크 공정으로 형성된다 할 수 있다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 화소 영역(P)마다 특정한 컬러필터(72a, 72b)가 형성된 기판(50)상에, 감광성 블랙 유기층을 도포하여 마스크 공정으로 패턴하여, 데이터 배선(66)과 게이트 배선(52)과 박막트랜지스터(T)의 상부에 수지 블랙매트릭스(74)를 형성한다.
도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 전극(64)과 상기 섬형상의 금속층(68) 상부의 게이트 절연막(56)과 컬러필터(72b)를 마스크 공정으로 패턴하 여, 드레인 콘택홀(76)과 스토리지 콘택홀(78)을 형성한다.
다음으로, 도 4g에 도시한 바와 같이, 상기 컬러필터(72a, 72b)와 수지 블랙매트릭스(74)가 형성된 기판(50)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크- 옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 물질그룹 중 선택된 하나를 증착하고 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 드레인 전극(64)과 섬형상의 금속층(68)과 동시에 접촉하면서 상기 화소영역(P)에 구성되는 화소전극(80)을 형성한다.
전술한 구성에서, 상기 게이트 배선(52)의 상부에는 상기 화소전극(80)과 접촉하는 섬형상의 금속층(68)을 제 1 전극으로 하고, 이와 겹쳐지는 하부의 게이트 배선(52)을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부(CST)가 형성된다.
전술한 바와 같은 공정으로 종래에 따른 COT 구조의 액정표시장치용 어레이 기판을 제작할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 COT 구조의 액정표시장치는 수지 블랙매트릭스를 사용함으로써, 금속 블랙매트릭스에 보다 낮은 레졸루션(Resolution)으로 인하여 광차단 효과가 낮아 액정표시장치의 콘트라스트비(Contrast Ratio)를 낮추는 원인이된다.
뿐만 아니라, 수지 블랙매트릭스는 주로 아크릴(Acryl)계 고분자를 사용함으로써, 크롬(Cr)계 금속 블랙매트릭스에 비해 제조 원가가 상승하는 원인이되며, 정밀한 박막으로 형성하기 위한 공정상의 어려움 등의 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 COT 구조의 액정표시장치에 사용되는 수지 블랙매트릭스를 금속 블랙매트릭스로 대체함으로써, 콘트라스트비를 개선하고, 비용 절감 및 공정상의 어려움을 극복한 COT 구조의 액정표시장치 및 제조방법을 제공하는 것 이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 기판 상에 일 방향으로 연장된 삼중층으로 형성된 게이트 배선 및 패드와; 상기 게이트 배선과 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여, 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 화소영역에 대응하여 형성된 컬러필터와; 상기 화소영역에 대응하는 컬러필터의 하부에 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 스토리지 캐패시터 전극을 포함하는 상부 기판과; 상기 상부 기판의 게이트 배선과 데이터 배선의 상부와, 상기 박막트랜지스터의 상부에 대응되는 블랙매트릭스를 형성하는 하부 기판을 포함한다.
상기 삼중층으로 형성된 게이트 전극 및 패드가 Al/Cr/CrOx이 순차적으로 형성된다.
상기 게이트 배선의 상부에 절연막을 사이에 두고 섬형상의 금속층을 더욱 구성하여, 이를 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선을 제 2 전극으로 하는보조 용량부가 더욱 형성된다.
상기 컬러필터는 세로방향으로 이웃한 화소영역에 동일한 컬러필터가 구성되고, 이러한 컬러필터는 가로방향으로 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 순서대로 형성된 스트라이프 형상이다.
또한, 본 발명의 액정표시장치 제조방법은, 기판 상에 일방향으로 연장된 삼중층으로 형성된 게이트 배선과 이에 연결된 게이트 전극과 배선 및 패드를 형성하고, 상기 게이트 전극이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여, 화소영역을 정의하는 데이터 배선과 이에 연결된 소스 전극과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극과 상기 드레인 전극과 연결된 스토리지 캐패시터 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 컬러필터를 형성하는 단계와; 상기 스토리지 캐패시터 전극의 상부에 스토리지 캐패시터 콘택층을 형성하는 단계와; 상기 스토리지 캐패시터 전극과 접촉하면서 상기 컬러필터의 상부에 위치하도록 투명한 화소전극을 형성하는 단계와; 상기와 같이 형성된 기판을 상부 기판으로 배치하는 단계와; 상기 상부 기판의 박막트랜지스터와 게이트 배선과 데이터 배선의 상부에 대응하는 블랙매트릭스를 하부 기판 상에 형성하는 단계와; 상기 상부 및 하부 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 액정표시장치의 특징은 상부 기판에 COT(Color filter On TFT) 구조를 갖으며, 종래의 수지 블랙매트릭스 대신 금속으로 형성된 블랙매트릭스를 적용한 것이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 COT(Color filter On TFT) 구조의 액정표시장치 기판의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(도시하지 않음)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배 선(126)을 서로 평행하게 구성하고, 상기 게이트 배선(126)과 수직하게 교차하여 다수의 화소영역을 정의하는 데이터 배선(110)을 구성한다.
상기 게이트 배선(126)과 데이터 배선(110)이 교차하는 지점에는 게이트 전극(124)과 액티브층(도시하지 않음)과 소스 및 드레인 전극(106, 108)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
이때, 상기 박막트랜지스터(T)는 기판 상에 게이트 전극(124)과 액티브층(도시하지 않음)과 소스 및 드레인 전극(106, 108)이 순차적으로 구성되어 있다.
상기 게이트 및 데이터 배선(126, 110)이 교차하여 정의되는 화소영역에는 투명한 화소전극(132)을 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 게이트 배선(126)은 Al/Cr/CrOx의 삼중층이 순차적으로 형성되어, 상부 기판의 가장 안쪽에 위치한 CrOx이 제 1 블랙매트릭스(도시하지 않음)를 형성하여, 게이트 라인(126) 주변부에서 발생하는 빛샘을 방지하고, 입사되는 외광에 의해서 박막 트랜지스터에서 발생되는 광누설 전류(Photo Current)를 방지한다.
이와는 달리, 상기 데이터 배선 영역(D)에서의 제 2 블랙매트릭스(128)는 게이트 배선(126)과 같은 Al/Cr/CrOx의 삼중층 구조로 제 1 금속층(128, 도 6a 참조)형성시 함께 형성되지만, 박막트랜지스터 영역(T)에서의 제 1 금속층(102, 도 6a 참조) 즉, 게이트 배선(126)과 연결되지 않도록 형성한다. 즉, 상기 제 2 블랙매트릭스(128)는 상기 게이트 배선(126)과 연결되지 않도록 독립적으로 형성하여 플로 팅(Floating)되도록 한다.
이러한 데이터 배선 영역(D)에서의 상기 제 2 블랙매트릭스(128)는 데이터 배선(110) 주변부에서 발생하는 빛샘을 방지하고, 입사되는 외광에 의해서 박막 트랜지스터에서 발생되는 광누설 전류를 방지하기 위해서 데이터 배선(110)의 하부에 위치한다.
그리고, 화소전극(132)의 하부에는 각 화소영역마다 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(136a, 136b, 136c)를 순서대로 구성한다.
상기 드레인 전극(108)은 게이트 배선(126)의 상부에 구성된 스토리지 캐패시터(Cst)와 직접 연결된다.
상기 스토리지 캐패시터(Cst)는 게이트 배선(126)의 일부를 제 2 전극으로 하고, 그 상부의 섬형상의 금속층인 스토리지 캐패시터 전극(112)을 제 1 전극으로 한다.
상기 섬형상의 스토리지 캐패시터 전극(112)은 상기 데이터 배선(110)과 동일층에 구성되며, 상기 드레인 전극(108)과 화소전극(132)을 스토리지 캐패시터 콘택홀(113)을 통해 전기적으로 연결되도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성에서, 상기 제 1 블랙매트릭스(도시하지 않음) 및 제 2 블랙매트릭스(128)는 Al/Cr/CrOx의 삼중층으로 형성된 게이트 전극(128)의 최하부에 CrOx으로 구성된다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 따른 COT 구조의 액정표시장치 제조방법을 개 략적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 상부 기판(100)상에 데이타 배선 영역(D), 박막트랜지스터 영역(T), 스토리지 캐패시터 영역(C)과 패드 영역(P)을 정의한다.
상기 다수의 영역(D, T, C, P)이 정의된 상부 기판(100)상에 산화크롬(CrOx, 102a), 크롬(Cr, 102b), 알루미늄(Al, 102c)을 순차적으로 증착하고, 마스크 공정으로 패턴하여, 섬모양의 제 1 금속층(102)을 형성한다.
이러한 삼중으로 형성된 제 1 금속층(102)은 사진 식각 공정시 인산 + 질산 + 초산 + 안정제를 적정 비율로 혼합한 식각액을 사용하여 동시에 식각할 수 있다.
바람직하게는, 인산 : 질산 : 초산: 안정제를 60~68wt% : 4~6wt% : 8~15wt% : 2~4wt%의 비율로 혼합한다. 그리고 비율로 표시하지 않았지만 이들은 공업용으로 시판되는 제품에 초수순(Deionized Water)를 포함하고 있기 때문에 혼합한 식각액에도 초순수가 포함되어 있다. 그리고 사용되는 안정제는 옥시 하이드로이드 무기산을 사용한다.
이와 같이, 습식 식각에 의해 식각된 면은 테이퍼된(Tapered) 형태를 가진다. 상기 테이퍼된 형태는 절연면의 경사를 완만하게 하여 모서리 부분에서 공극이 생기지 않도록 상부층을 증착 또는 도포할 수 있다.
또한, 상기 삼중으로 형성된 제 1 금속층(102)은 최하부에 블랙의 산화크롬(CrOx, 102a)을 형성함으로서 데이터 배선 및 박막트랜지스터 영역(D, T) 주변부에서 발생하는 빛샘을 방지한다.
특히, 상기 데이터 배선 영역(D)상에서의 제 1 금속층(102)의 최하부에 블랙의 산화크롬(CrOx, 102a)은 박막트랜지스터 영역(T)에서의 제 1 금속층(102)과 연결되지 않도록 형성한다.
즉, 상기 데이터 배선 영역(D)상에서의 제 1 금속층(102)의 최하부에 블랙의 산화크롬(CrOx, 102a)은 상기 박막트랜지스터 영역(T)에서의 제 1 금속층(102)과 연결되지 않도록 독립적으로 형성하여 플로팅(Floating)되도록 한다.
다음으로, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 금속층(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여, 게이트 절연막(103)을 형성한다.
그리고, 상기 게이트 절연층(103) 상부에 상에 불순물이 도핑되지 않은 순수 비정질 실리콘층(a-Si:H) 및 n형 불순물이 고농도로 도핑된 실리콘층(n+a-Si:H)을 형성한다.
그리고 포토 마스크 공정으로 n형 불순물이 고농도로 도핑된 실리콘층 및 불순물이 도핑되지 않은 순수 비정질 실리콘층을 식각하여 게이트 절연층(103) 바로 위에 각각 액티브층(104)과 오믹 콘택층(105)을 형성한다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 박막트랜지스터 영역(T)에 대응하여 소정 간격 이격하여 구성된 소스 전극(106)과 드레인 전극(108)과, 소스 전극(106)과 연결되어 상기 데이터 배선 영역(D)에 대응하여 기판(100)의 일 방향으로 연장된 데이터 배선(110)과, 상기 드레인 전극(108)과 연결되어 화소영역 일측을 지나는 스 토리지 캐패시터 영역(C)의 일부에 대응하여 섬형상의 스토리지 캐패시터 전극(112)을 형성한다.
상기 콘택홀(109)은 소스 및 드레인 전극(106, 108)을 형성한 후 소스 및 드레인 전극(106, 108)을 포토 마스크 공정으로 하여 오믹 콘택층(105)을 식각하여 제거함으로써 완성된다. 이때, 액티브 층(104)의 상층부도 일정 부분이 식각될 수 있다.
특히, 소스 전극(106)과 드레인 전극(108) 상부에 패턴된 콘택홀(109)을 오믹 콘택홀(Ohmic Contact Hole)이라 한다.
다음으로, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(114)이 형성된 기 판(100)상에 포토 마스크 공정으로 컬러필터(130)를 형성한다.
상기 컬러필터(130)는 적색 컬러필터(130a)와 녹색 컬러필터(130b)와 청색 컬러필터(도시하지 않음)를 다수의 화소영역에 대해 소정의 배열순서로 배열한다.
이때, 상기 적색 컬러필터(130a)와 녹색 컬러필터(130b)가 대략 콘택홀(109)에서 서로 중첩되도록 형성한다.
또한, 이와 마찬가지로 녹색 및 청색 컬러필터, 청색 및 적색 컬러필터가 순차적으로 연속되게 중첩하도록 형성한다.
상기와 같이 중첩된 컬러필터(131)는 빛이 통과하는 것을 방해하여 빛을 차단할 수 있는 효과를 갖는다.
이때, 상기 컬러필터(130)는 동일한 색의 컬러필터를 일 방향으로 구성하는 스트라이프 형상으로 구성한다.
이러한 상기 섬형상의 스토리지 캐패시터 전극(112)은 상기 데이터 배선(110)과 동일층에 구성되며, 상기 드레인 전극(108)과 화소전극(132)을 스톨리지 캐패시터 콘택홀(113)을 통해 전기적으로 연결되도록 구성한다.
동시에, 데이터 패드 영역(P)의 보호막(114)과 게이트 절연층(103) 및 섬모양의 제 1 금속층(102)의 최상부에 위치한 알루미늄(102c)을 회절 노광을 이용하여 마스크 공정을 행한다.
상기와 같이 제 1 금속층(102)의 최상부에 위치한 알루미늄(Al, 102c)을 식각하는 이유는 상기 알루미늄(Al, 102c)과 추후로 형성되는 ITO로 형성된 화소전극(132)과의 콘택 특성이 낮기 때문에 알루미늄(Al, 102c)을 제거하여, ITO로 형성된 화소전극(132)과의 콘택 특성이 좋은 제 1 금속층(102)의 중간에 위치한 크롬(Cr, 102b)과 직접 연결하기 위해서이다.
그리고, 도 6e에 도시한 바와 같이, 패드 영역(P)에서 노출된 제 1 금속층(102)의 크롬(Cr, 102b)과 접촉하면서, 상기 컬러필터(130)의 상부에 위치하는 화소전극(132)을 형성한다.
이때, 상기 화소전극(132)과 접촉하는 섬형상의 스토리지 캐패시터 전극(112)을 제 1 전극으로 하고, 게이트 절연막(103) 하부 형성된 제 1 금속층(102)을 제 2 전극으로 하는 보조 용량부(Cst)가 형성된다.
또한, 상기 섬형상의 스토리지 캐패시터 전극(112)은 드레인 전극(108)과 연결되어 있어, 결국 스토리지 캐패시터 콘택홀(113)을 통하여 상기 드레인 전극(108)과 화속 전극(132)이 전기적으로 연결되어 있다.
이와 같이, 전술한 바와 같은 공정(6a 내지 6e)을 통해 본 발명의 실시예의 액정표시자치 기판을 제작할 수 있다.
도 6f에 도시한 바와 같이, 상기와 같이 제조된 기판(100)은 액정(도시하지 않음)의 상부에 구성되어, 상기 어레이 기판(100)의 제 1 금속층(102)의 크롬(102a)이 외부의 빛에 노출되는 최외각에 배치되도록하여 빛을 차단하도록 위치하게 하고, 이와 대응하는 하부 기판(200) 상에는 박막트랜지스터 영역(T)에 대응하는 하부 블랙매트릭스(210)를 포토 마스크 과정을 통하여 형성한다.
또한, 도시하진 않았지만, 상기 하부 기판(200)의 외곽에도 외각 블랙매트릭스를 형성하여 본 발명의 COT구조의 액정표시장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 액정표시장치용 COT 구조 어레이 기판은 수지 블랙매트릭스 대신 금속 블랙매트릭스를 사용함으로써, 수지 블랙매트리스에 비해 높은 레졸루션으로 인하여 광차단 효과가 높아 COT 구조 액정표시장치의 콘트라스트비(Contrast Ratio)를 개선하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 액정표시장치용 COT 구조 어레이 기판은 수지 블랙매트릭스 대신 금속 블랙매트릭스를 사용함으로써, 원가가 절감되며, 공정상의 어려움을 극복할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 기판 상에 일 방향으로 연장된 삼중층으로 형성된 게이트 배선 및 패드와; 상기 게이트 배선과 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여, 화소영역을 정의하는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성되고, 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와; 상기 화소영역에 대응하여 형성된 컬러필터와; 상기 화소영역에 대응하는 컬러필터의 하부에 위치하고, 상기 드레인 전극과 접촉하는 스토리지 캐패시터 전극을 포함하는 상부 기판과;
    상기 상부 기판의 게이트 배선과 데이터 배선의 상부와, 상기 박막트랜지스터의 상부에 대응되는 블랙매트릭스를 형성하는 하부 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 삼중층으로 형성된 게이트 전극 및 패드가 Al/Cr/CrOx이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 배선의 상부에 절연막을 사이에 두고 섬형상의 스토리지 캐패시 터 전극을 더욱 구성하여, 이를 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선을 제 2 전극으로 하는보조 용량부가 더욱 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 크롬(Cr)계 금속 화합물 또는 몰리브데늄(Mo)계 금속 화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 세로방향으로 이웃한 화소영역에 동일한 색으로 구성되고, 이러한 컬러필터는 가로방향으로 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 순서대로 형성된 스트라이프 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 각각 적색과 녹색, 녹색과 청색, 청색과 적색으로 중첩되도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 기판 상에 일방향으로 연장된 삼중층으로 형성된 게이트 배선과 이에 연결된 게이트 전극과 배선 및 패드를 형성하고, 상기 게이트 전극이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 절연막을 사이에 두고 수직하게 교차하여, 화소영역을 정의하는 데이터 배선과 이에 연결된 소스 전극과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극과 상기 드레인 전극과 연결된 스토리지 캐패시터 전극을 형성하는 단계와;
    상기 화소영역에 컬러필터를 형성하는 단계와;
    상기 스토리지 캐패시터 전극의 상부에 스토리지 캐패시터 콘택층을 형성하는 단계와;
    상기 스토리지 캐패시터 전극과 접촉하면서 상기 컬러필터의 상부에 위치하도록 투명한 화소전극을 형성하는 단계와;
    상기와 같이 형성된 기판을 상부 기판으로 배치하는 단계와;
    상기 상부 기판의 박막트랜지스터와 게이트 배선과 데이터 배선의 상부에 대응하는 하부 기판 상에 블랙매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트 배선 및 패드는 Al/Cr/CrOx이 삼중층의 구성으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트 배선의 상부에 절연막을 사이에 두고 섬형상의 스토리지 캐패시터 전극을 더욱 구성하여, 이를 제 1 전극으로 하고 그 하부의 게이트 배선을 제 2 전극으로 하는보조 용량부가 더욱 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 크롬계 금속 화합물 또는 몰리브데늄계 금속 화합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 컬러필터는 세로방향으로 이웃한 화소영역에 동일한 컬러필터가 순서대로 형성되고, 이러한 컬러필터는 가로방향으로 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 소정의 순서대로 스트라이프 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서.
    상기 적색과 녹색과 청색의 컬러필터가 각각 적색과 녹색, 녹색과 청색, 청색과 적색으로 중첩되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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