KR20060121370A - 액정표시장치의 제조방법과 이에 의한 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치의 제조방법과 이에 의한 액정표시장치 Download PDF

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KR20060121370A
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Abstract

본 발명은, 표시영역과 비표시영역을 가지는 액정표시장치의 제조방법과 이에 의한 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터에 무기막과 유기절연막을 연속적으로 형성하는 단계와, 상기 유기절연막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부의 상기 무기막을 드러내는 제1유기막홀과 상기 표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 부분적으로 제거된 제2유기막홀을 가지는 유기절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1유기막홀을 통해 드러난 상기 무기막과 상기 제2유기막홀에 잔존하는 상기 유기절연막을 제거하는 단계와, 상기 제2유기막홀에 실런트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 박막트랜지스터 기판의 제조에 사용되는 마스크의 개수를 줄이면서 컬러필터기판과 박막트랜지스터기판이 분리되는 불량이 방지된다.

Description

액정표시장치의 제조방법과 이에 의한 액정표시장치{METHOD OF MAKING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE THEREOF}
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 배치도이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 액정표시패널의 단면도이며,
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나타낸 단면도이며,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나 타낸 순서도이며,
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시패널의 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나타낸 단면도이며,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시패널의 단면도이며,
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 제3실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나타낸 단면도이며,
도 9은 본 발명의 제3실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나타낸 순서도이며,
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 박막트랜지스터 기판 110 : 박막트랜지스터 기판 소재
121 : 게이트선 122 : 게이트 전극
123 : 게이트 패드 131 : 게이트 절연막
132 : 반도체층 133 : 저항 접촉층
141 : 데이터선 142 : 소스 전극
143 : 드레인 전극 144 : 데이터 패드
151 : 무기 보호막 152 : 유기 절연막
153, 165 : 렌즈부 161 : 화소 전극
162, 163: 접촉보조부재 170 : 반사막
172 : 투과창 181 : 제1유기막홀
182 : 제2유기막홀 183 : 게이트 패드 접촉구 형성부
184 : 투과창 형성부 185 : 드레인 접촉구
186 : 실런트 접촉구 187 : 게이트 패드 접촉구
188 : 데이터 패드 접촉구 200 : 칼라필터 기판
300 : 실런트 400 : 액정
500 : 유기막용 마스크
본 발명은, 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기막을 사용하는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 크게 액정표시패널, 백라이트 유닛, 구동부, 샤시 등으로 이루어진다. 이 중 액정표시패널은 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판, 컬러 필터가 형성된 컬러 필터 기판 및 양 기판의 둘레를 따라 위치하며 양 기판 사이에는 액정이 채워져 있으며, 액정의 누수를 방지하기 위해 양 기판의 둘레를 따라 형성된 실런트를 포함한다.
박막트랜지스터 기판에는 게이트선, 데이터선 등의 배선이 형성되어 있으며, 이들 상부에는 화소 전극이 형성되어 있다. 배선과 화소 전극 사이에는 절연을 위하여 보호막이 형성되어 있다. 보호막은 통상 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기막을 사용하며, 화학기상증착(CVD) 방법으로 배선상에 증착된다.
배선과 화소 전극층이 가깝게 되면, 배선과 화소 전극층에 위치한 실리콘 질화물이 유전체가 되어 용량(capacitance)이 형성될 수 있는바 크로스 톡(cross talk)이 발생할 가능성이 있다.
크로스 톡을 방지하기 위해서 실리콘 질화물의 두께를 증가시켜 용량을 감소시키는 방법이 있으나, 화학기상증착 방법으로 증착되는 실리콘 질화물을 원하는 두께로 증착시키는 것은 시간이 오래 걸려 용이하지 않다. 이에 따라 실리콘 질화물을 보호막으로 사용하는 경우, 크로스 톡을 감소시키기 위해 화소 전극층과 배선사이에는 일정한 거리를 유지해야만 하고 개구율은 저하된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 보호막으로 유기막이 도입되었다. 유기막은 화 학기상증착이 아닌 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등으로 배선상에 형성되기 때문에 두께를 크게 할 수 있다. 따라서 화소 전극층을 배선에 가깝게 또는 겹쳐서 형성할 수 있어 개구율이 향상된다. 또한 유기막으로 저유전율 물질을 사용하면 크로스 톡 문제를 더욱 감소시킬 수 있다.
한편 반투과형 박막트랜지스터 기판의 경우에는 반사막의 렌즈부 형성을 위해 유기막의 사용된다.
그러나 반도체층과 유기막이 상호 접하게 되면 유기막의 불순물이 반도체에 좋지 않은 영향을 미치게 되어 반도체 특성 저하를 가져오게 된다. 이를 해결하기 위해 반도체층과 유기막 사이에 무기막을 형성한다. 이 경우 무기막과 유기막을 각각 패터닝하여야 하는바 사용하는 마스크수가 증가한다. 즉 반투과에서는 7개 투과는 6개의 마스크가 각각 사용된다.
한편 유기막을 사용하는 경우 실런트는 유기막상에 위치하게 된다. 그런데 유기막과 실런트는 접착특성이 불량하여 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 기판이 분리되는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 마스크의 개수를 줄이면서 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 기판이 분리되는 불량이 방지되는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 기판이 분리되는 불량이 방지되는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 표시영역과 비표시영역을 가지는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 상기 박막트랜지스터에 무기막과 유기절연막을 연속적으로 형성하는 단계와, 상기 유기절연막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부의 상기 무기막을 드러내는 제1유기막홀과 상기 표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 부분적으로 제거된 제2유기막홀을 가지는 유기절연막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1유기막홀을 통해 드러난 상기 무기막과 상기 제2유기막홀에 잔존하는 상기 유기절연막을 제거하는 단계와, 상기 제2유기막홀에 실런트를 형성하는 단계를 포함하는 것에 의하여 달성된다.
상기 유기절연막 패턴의 형성 단계에서는, 상기 표시영역 상에 렌즈부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 유기절연막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 유기절연막을 노광하는 단계를 포함하며, 상기 유기절연막의 영역별 노광강도는 상기 제 1유기막홀의 영역에 비해, 상기 제 2유기막홀의 영역은 70내지 80퍼센트이며, 상기 렌즈부의 영역은 20내지 32퍼센트인 것이 바람직하다.
상기 유기절연막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 유기절연막을 유기막용 마스크를 사용하여 노광하는 단계를 더 포함하며, 상기 유기막용 마스크는 상기 렌즈부에 해당하는 부분에는 몰리브덴실리콘(MoSi)층이, 상기 제 2유기막홀에 해당하는 부분에는 슬릿패턴된 몰리브덴실리콘(MoSi)층이 각각 형성되어 있는 것이 바람직하 다.
상기 액정표시장치의 제조방법은 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계 및 상기 화소 전극과 연결되며 투과창을 가지는 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기막은 산화실리콘막 또는 질화실리콘막 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 할 수 있다..
상기 유기절연막은 벤조사이클로부텐과 아크릴계 수지 중 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 무기막은 게이트 절연막과 무기 보호막을 포함할 수 있다.
상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는, 게이트 배선을 형성하는 단계와 상기 게이트 배선 상에 게이트 절연막, 반도체층, 저항접촉층, 데이터 배선층을 연속으로 증착하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반도체층, 저항접촉층, 데이터 배선층은 단일의 마스크를 사용하여 패터닝되는 것이 바람직하다.
상기 저항접촉층과 상기 데이터 배선층은 서로 겹쳐지도록 패터닝되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은, 표시영역과 비표시영역을 가지는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 기판소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막트랜지스터에 무기막과 유기절연막을 연속적으로 형성하는 단계, 상기 유기절연막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부의 상기 무기막을 드러내는 제1유기막홀과 상기 표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 제2유기막홀을 가지는 유기절연막 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1유기막홀을 통해 드러난 상기 무기막과 상기 제2유기막홀에 잔존하는 상기 무기막의 일부를 제거하는 단계, 상기 제2유기막홀에 실런트를 형성하는 단계를 포함하는 것에 의하여도 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판소재와, 상기 기판소재 상에 순차적으로 형성되어 있는 무기막 및 유기절연막과, 표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 제거되어 형성되어 있으며 상기 무기막을 노출시키는 실런트 접촉구와, 상기 실런트 접촉구 상에 위치하는 실런트를 포함하는 액정표시장치에 의하여 달성될 수 있다.
상기 실런트 접촉구를 통해 노출된 상기 무기막은 산화실리콘막 또는 질화실리콘막 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
순차적으로 적층되어 있는 반도체층, 저항접촉층, 데이터 배선을 더 포함하며, 상기 데이터 배선과 상기 저항접촉층은 서로 겹쳐 있을 수 있다.
상기 기판 소재상에 형성되어 있는 게이트 배선을 더 포함하며, 상기 실런트 접촉구에 의해 노출되어 있는 무기막은 상기 게이트 배선 상에 형성되어 있는 게이트 절연막 또는 상기 데이터 배선 상에 형성되어 있는 무기 보호막일 수 있다.
상기 데이터 배선과 연결되어 있는 화소전극과, 상기 화소전극의 일부를 덮고 있는 반사막을 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
이하의 실시예에서 동일한 구성요소를 가리키는 참조번호는 동일한 번호를 사용하였다. 본 발명의 제 1실시예에서 설명되는 박막트랜지스터 기판은 반투과형 박막트랜지스터 기판이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 부분에 해당하는 액정표시패널의 단면도이다.
박막트랜지스터 기판 소재(110)위에 게이트 배선(121, 122, 123)이 형성되어 있다.
게이트 배선(121, 122, 123)은 일정한 간격으로 평행하게 배치되어 있는 다수의 게이트선(121), 상기 게이트선(121)의 일부이며 박막트랜지스터 형성을 위한 게이트 전극(122), 게이트선(121)과 집적회로를 연결하는 게이트 패드(123)를 포함한다. 게이트 패드(123)는 게이트선(121)에 비해 폭이 다소 넓다. 게이트 배선(121, 122, 123)은 금속단일층 또는 금속다중층일 수 있다.
상기 게이트 배선(121, 122, 123)의 상부에는 게이트 절연막(131)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(131)은 실리콘 질화물등의 무기물로 이루어져 있다. 게이트 절연막(131)은 게이트 패드 접촉구(187)에서는 제거되어 있다.
반도체층(132)은 게이트 전극(122)의 상부에 위치하며 보통 비정질규소로 되어 있다. 반도체층(132)의 상부에는 저항접촉층(133)이 위치하는데, 저항접촉층(133)은 게이트 전극(122)을 중심으로 두 부분으로 나뉘어져 있다. 저항접촉층(133)은 주로 n+규소 등으로 형성한다.
데이터 배선(141, 142, 143, 144)은 게이트선(121)과 대략 직각을 이루며 평행하게 배치되는 다수의 데이터선(141), 데이터선(141)의 분지인 소스 전극(142), 게이트 전극(122)을 사이에 두고 소스 전극(142)과 마주하는 드레인 전극(143) 및 데이터 패드(144)를 포함한다. 데이터 패드(144)는 데이터선(141)과 집적회로를 연결하며 게이트패드(123)와 마찬가지로 데이터선(141)에 비해 폭이 다소 넓다. 데이터 배선(141, 142, 143, 144)은 알루미늄, 크롬, 몰리브덴 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있으며, 다중층도 가능하다.
데이터 배선(141, 142, 143, 144)과 이들이 가리지 않는 반도체층(132)의 상부에는 무기 보호막(151)이 형성되어 있다. 무기 보호막(151)은 주로 질화규소로 되어 있다. 무기 보호막(151)은 게이트 패드 접촉구(187), 데이터 패드 접촉구(188) 및 드레인 접촉구(185)에서 제거되어 있다.
무기 보호막(151)의 상부에는 유기 절연막(152)이 형성되어 있다. 유기 절연막(152)은 통상 감광성 물질인 벤조사이클로부텐과 아크릴계 수지 중 어느 하나일 수 있으며 반사영역에서 렌즈부(153)를 형성하여 반사효율을 높인다. 유기 절연막(152)도 무기 보호막(151)과 마찬가지로 게이트 패드 접촉구(187), 데이터 패드 접촉구(188), 드레인 접촉구(185)에서 제거되어 있으며 실런트 접촉구(186)와 투과창(172)에서도 제거되어 있다. 유기절연막(152)의 상부에는 앞에서 언급한 바와 같이 렌즈부(153)가 형성되어 있다.
유기절연막(152)의 상부에는 투명전극(160)이 형성되어 있다. 투명전극(160)은 화소 전극(161)과 접촉보조부재(162,163)를 포함한다. 화소 전극(161)은 드레인 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소 영역을 형성한다. 접촉보조부재(162,163)는 게이트 패드 접촉구(187)와 데이터 패드 접촉구(188)를 통하여 각각 게이트 패드(123) 및 데이터 패드(144)와 연결되도록 형성되어 있다. 여기서 화소 전극(161)과 접촉보조부재(162,163)는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)로 이루어져 있다.
화소 전극(161)의 상부에는 렌즈부(165)가 형성되어 있으며 렌즈부(165)의 상부에는 반사막(170)이 형성되어 있다. 반사막(170)은 주로 알루미늄이나 은을 사용하는데 경우에 따라서는 알루미늄/몰리브덴의 이중층을 사용할 수도 있다.
반사막(170)은 화소 전극(161)를 통하여 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결되며, 투과창(172)과 소스 전극(142) 및 드레인 전극(143) 위에 있는 유기 절연막(153)의 상부, 게이트선(121)의 상부, 그리고 비표시영역에서는 제거되어 있다.
이와 같은 구성을 가진 박막트랜지스터 기판(100)에 있어, 집적회로는 게이트 패드(123)와 데이터 패드(144)를 통하여 연결된다.
박막트랜지스터 기판(100)의 상부에는 컬러필터 기판(200)이 위치하며 컬러필터기판(200)과 박막트랜지스터 기판(100)의 실런트 접촉구(186) 사이에 형성된 실런트(300)에 의해 양기판(100,200)이 부착 지지된다. 실런트(300)로 경계되어진 내부 표시영역에는 액정(400)이 위치하고 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 도3a 내지 도 3f를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
우선 도 3a에서 보는 바와 같이, 박막트랜지스터 기판 소재(110) 상에 게이트 금속층을 증착한 후 패터닝하여(제1마스크 사용) 게이트선(121), 게이트 전극(122), 게이트 패드(123)를 형성한다.
이후 도 3b에서 보는 바와 같이, 게이트 절연막(131), 반도체층(132), 저항 접촉층(133)을 형성한다.
이 과정을 자세히 살펴보면 먼저, 질화규소 등의 무기물로 이루어진 게이트 절연막(131)이 증착된다. 게이트 절연막(131)의 증착 후 통상 비정질 규소로 이루어진 반도체층(132)과 통상 n+ 규소인 저항 접촉층(133)이 증착된다. 즉 게이트 절연막(131), 반도체층(132), 저항접촉층(133)으로 이루어진 3중층이 연속으로 증착되는 것이다. 반도체층(132)과 저항접촉층(133)은 패터닝되어 (제2마스크 사용) 게이트 전극(122)의 상부에만 존재하게 된다. 경우에 따라서 반도체층(132)과 저항접촉층(133)은 게이트선(121)과 데이터선(141)이 겹쳐지는 부분에도 형성될 수 있다.
이후 도3c에서 보는 바와 같이 데이터 금속층을 증착한 후 패터닝하여 (제3마스크 사용) 데이터선(141), 소스 전극(142), 드레인 전극(143) 및 데이터 패드(144)를 형성한다.
이후 도 3d와 같이 무기 보호막(151)과 유기 절연막(152)을 순차적으로 증착하고 패터닝한다(제4마스크 사용). 무기 보호막(151)은 통상 산화실리콘막 또는 질화실리콘막 중 적어도 어느 하나로 형성한다. 유기 절연막(152)은 벤조사이클로부텐과 아크릴계 수지 중 어느 하나로 형성가능하다.
유기 절연막(152)의 패터닝은 유기절연막(152)의 노광을 포함한다. 여기에 사용되는 유기막용 마스크(500)는 석영기판소재(510) 위에 몰리브덴 실리콘층(520)과 크롬층(530)으로 순차적으로 적층되어 있으며 후술할 제 1유기막홀(181)과 게이 트패드 접촉구 형성부(183)에 대응하는 부분(A부분)에는 몰리브덴실리콘층(520)과 크롬층(530)이 제거되어 있다. 제 2유기막홀(182)과 투과창 형성부(184)에 대응하는 부분(B부분)에는 크롬층(530)이 제거되고 슬릿패턴된 몰리브덴실리콘층(520)이 형성되어 있으며, 렌즈부(153)에 대응하는 부분(C부분)에는 몰리브덴실리콘층(520) 위의 크롬층(530)이 일정간격으로 형성되어 있다. 여기서 노광시 노광강도는 제1유기막홀(181)과 게이트패드 접촉구 형성부(183)의 영역에 비해, 제 2유기막홀(182)과 투과창 형성부(184) 영역은 70내지 80퍼센트이며, 렌즈부(153)의 영역은 20 내지 32퍼센트가 된다.
도 3e는 유기 절연막(152)이 패터닝된 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
드레인 전극(143) 상부의 무기 보호막(151)을 드러내는 제 1유기막홀(181)과 게이트패드(123) 상부의 무기 보호막(151)을 드러내는 게이트패드 접촉구 형성부(183), 유기 절연막(152)이 상당부분 제거되어 있으며 액정표시패널의 표시영역 둘레를 따라 형성되어 있는 제 2유기막홀(182)과 유기 절연막(152)이 상당부분 제거된 투과창 형성부(184)가 형성되며 유기절연막(152)의 상부에 렌즈부(153)가 형성된다. 즉 패터닝을 통하여 유기절연막(152)의 상부를 요철형상으로 만들고 이에 열을 가하여 리플로우(Reflow) 시키면 물결모양의 렌즈부(153)를 만들 수 있다. 렌즈부(153)의 형상은 후술할 반사막(170)의 형상이 되어, 반사막(170)이 외부로부터의 빛을 효율적으로 반사할 수 있도록 한다.
이어서 도3f에서 보는 바와 같이 유기막 패턴을 마스크로 하여 드레인 전극(143) 상부의 제1유기막홀(181)의 무기 보호막(151) 및 게이트패드 접촉구 형 성부(183)의 무기 보호막(151)과 무기 보호막(151)의 하부에 있는 게이트 절연막(131)이 각각 제거되어 드레인 접촉구(185)와 게이트패드 접촉구(187)가 각각 형성된다.
한편 무기막(151,131)이 제거되는 과정에서 제 2유기막홀(182)과 투과창 형성부(184)에 잔존하는 유기 절연막(152)이 제거되어 실런트 접촉구(186)와 투과창(172)이 각각 형성된다. 실런트 접촉구(186)에서는 무기 보호막(151)이 제거되고 게이트 절연막(131)이 노출되어도 무방하다. 즉 실런트 접촉구(186)에는 무기막(151,131)이 노출되기만 하면 된다. 투과창(172)에서도 마찬가지로 무기 보호막(151)이 제거되고 게이트 절연막(131)이 노출되어도 무방하며 유기 절연막(152)이 다소 남아 있어도 무방하다.
이와 같이 무기 보호막(151)을 제거하기 위해서 별도의 마스크를 사용하지 않으므로 마스크 수가 절감되게 된다. 무기 보호막(151)과 게이트 절연막(131)은 모두 질화 규소로 형성되는 경우가 많기 때문에 동시에 에칭이 가능하다.
도 3g는 제 5마스크를 사용하여 투명전극(160)이 형성된 박막트랜지스터 기판의 단면도이다. 투명전극(160)은 화소 전극(161)과 접촉보조부재(162,163)를 포함한다. 화소 전극(161)은 드레인 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결되며, 유기 절연막(152)의 상부에 형성된 렌즈부(153)와 같은 물결모양의 렌즈부(165)가 형성되게 된다. 또한 접촉보조부재(162,163)는 게이트 패드 접촉구(187)와 데이터 패드 접촉구(188)를 통하여 각각 게이트 패드(123) 및 데이터 패드(144)와 연결되도록 형성되게 된다.
이어서, 화소전극(161)의 상부에 반사막(170)을 형성(제6마스크 사용)하면 도 2와 같은 박막트랜지스터 기판(100)이 완성된다. 반사막(170)은 은, 크롬 또는 이들의 합금을 사용할 수도 있지만, 알루미늄 또는 알루미늄/몰리브덴 2중층을 사용할 수 있다. 반사막(170)은 투과창(172)을 제외한 화소전극(161)의 상부에 형성된다. 앞에서 형성된 렌즈부(165)의 상부에 형성되기 때문에, 반사막(170) 역시 물결모양을 갖게 된다. 반사막(170)은 화소전극(161)을 통하여 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결되어 드레인 전극(143)으로부터 전기적 신호를 받으며 이를 반사막(170)의 상부에 위치하는 액정(400)에 인가된다. 따라서6개의 마스크만을 사용하여 반투과형 박막트랜지스터 기판을 제조할 수 있다.
이어서, 완성된 박막트랜지스터 기판(100)의 실런트 접촉구(186)상에 실런트(300)를 형성한 후 박막트랜지스터 기판(200)과 컬러필터기판(200)을 접착시키고 액정(400)을 주입하면 도 2의 액정표시패널이 완성되게 된다. 여기서 실런트(300)를 컬러필터기판(200)의 둘레를 따라 형성한 후, 박막트랜지스터 기판과 접착해도 무방하다.
이와 같이 제조된 액정표시패널은 실런트(300)가 유기 절연막(152)이 제거된 실런트 접촉구(186)를 통해 무기막(131,151)과 부착된다. 실런트(300)와 무기막(131,151)은 상호 접착력이 비교적 강해서 컬러필터 기판(500)과 박막트랜지스터 기판(100)이 분리되는 불량이 방지된다.
도 4는 제 1실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조순서를 사용된 마스크를 기준으로 나타낸 것이다.
먼저, 박막트랜지스터 기판소재(110) 상에 게이트 금속층을 증착한 후 패터닝한다.(마스크 1) 이 단계에서 게이트선(121), 게이트 전극(122) 및 게이트 패드(123)가 형성된다.
다음에 반도체층(132, 저항접촉층 포함)을 형성한다(마스크 2). 반도체층 (132)은 게이트 전극(122) 상부에 위치하며 또한 게이트선(121)과 데이터선(141) 이 교차하는 부분에서도 형성될 수 있다.
이어서 데이터 금속층을 증착하고 패터닝한다(마스크 3). 이에 의하여 데이터선(141), 소스 전극(142), 드레인 전극(143) 및 데이터 패드(144)가 형성된다.
이어서 무기 보호막(151)과 유기 절연막(152)을 증착하고 패터닝한다(마스크 4). 이에 의해 유기 절연막(152)의 상부에 렌즈부(153)가 형성되며 패터닝 후에 유기 절연막(152)을 마스크로 하여 무기막(151,131)을 에칭하면 접촉구(185,186, 187,188)가 형성된다.
무기 보호막(151)과 유기 절연막(152)을 패터닝 한 후 투명전극(160) 패터닝(마스크 5)이 이어진다. 투명전극(160)은 화소전극(161)과 접촉보조부재 (162,163)를 포함하며, 화소전극(161)은 유기 절연막(152)의 상부에 형성되며 유기 절연막(152)에 형성된 렌즈부(153)와 같은 모양의 렌즈부(165)가 형성되게 된다.
마지막으로 반사막(170)을 증착하고 패터닝(마스크 6)한다. 반사막(170)은 반사영역에 형성된 화소전극(161)의 렌즈부(165)상에 형성되며, 또한 화소전극(161)을 통해 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결되게 된다.
이하 본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시장치를 도 5와 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시패널의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 유기막용 마스크가 상부에 위치한 박막트랜지스터 기판의 단면도이다. 제 1실시예와 동일한 부분에 대하여는 같은 번호를 사용하였으며 중복되는 설명은 생략한다.
제 2실시예에서는 제 1실시예와 달리 투과형을 사용하고 있다. 따라서, 마스크 3을 이용하는 패터닝까지는 같으나, 마스크4 (유기막용 마스크)를 이용한 패터닝에서 도2와 달리 렌즈부(153)와 투과창(172)을 형성시킬 필요가 없다. 따라서, 도3d 와 비교해서 유기막용 마스크(500)에서는 렌즈부(153)를 형성하기 위해 대응되는 C부분이 형성되지 않으며, 투과창(172)에 대응되는 슬릿패턴된 B부분도 형성되지 않는다.
또한 반사막(170)을 형성시키지 않는바 마스크 5를 이용한 패터닝을 통해 투명전극(160)을 형성하여 화소전극(161)과 접촉부재(162)를 포함하면 투과형 박막트랜지스터 기판이 완성되므로 제 1실시예와 달리 5개의 마스크만이 사용되게 된다. 이후 액정표시패널의 제조방법은 제 1실시예와 동일하다.
이상의 실시예에 따르면 기존의 마스크의 수를 한개 줄이면서도 기판이 분리되는 불량이 방지되는 액정표시장치의 제조방법이 제공되게 된다.
이하 본발명의 제3실시예에 따른 액정표시패널을 도 7을 참조하여 설명한다.
제3실시예에 따른 액정표시패널은 제1실시예에 따른 액정표시패널과 같은 반투과형으로 반사영역과 투과영역을 가진다. 제3실시예에 따른 액정표시패널을 제1실시예에 따른 액정표시패널과 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
실런트 접촉구(187)에는 무기 보호막(151)이 제거되어 있으며 게이트 절연막(131)이 노출되어 있다. 이에 따른 실런트(300)는 게이트 절연막(131)에 접하여 있다. 게이트 무기보호막(151)과 게이트 절연막(131) 모두 무기막(131, 151)으로써 실런트(300)와 접착특성이 우수하다.
한편, 소스 전극(142)와 데이터 전극(143)의 하부에는 반도체층(132)과 저항접촉층(133)이 위치하고 있다. 채널부를 제외하면 소스 전극(142) 및 데이터 전극(143)은 모두 반도체층(132) 및 저항접촉층(133)과 겹쳐 있다. 도시하지 않았지만 데이터선(141)과 데이터 패드(144)의 하부에도 반도체층(132)과 저항접촉층(133)이 위치할 수 있다.
제3실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 도 8a 내지 도 8g를 참조하여 설명한다.
먼저 우선 도 8a에서 보는 바와 같이, 박막트랜지스터 기판 소재(110) 상에 게이트 금속층을 증착한 후 패터닝하여 게이트선(121), 게이트 전극(122), 게이트 패드(123)를 형성한다.
이후 도 8b에서 보는 바와 같이, 게이트 절연막(131), 반도체층(132), 저항 접촉층(133), 데이터 배선층(140)을 형성한다.
그 후, 마스크를 통하여 감광막(190)에 빛을 조사한 후 현상하여, 도 8c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(191, 192)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(191, 192) 중에서 박막트랜지스터의 채널부(F), 즉 소스 전극(142)과 드레인 전극(143) 사이에 위치한 제1 부분(191)은 데이터 배선부(D), 즉 데이터 배선(141, 142, 143, 144)이 형성될 부분에 위치한 제2 부분(192)보다 두께가 작게 되도록 하며, 기타 부분(E)의 감광막은 모두 제거한다. 이 때, 채널부(F)에 남아 있는 감광막(191)의 두께와 데이터 배선부(D)에 남아 있는 감광막(192)의 두께의 비는 후에 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제1 부분(191)의 두께를 제2 부분(192)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하며 예를 들면, 4,000 Å 이하인 것이 좋다.
이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있으며, F 영역의 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit)이나 격자형태의 패턴을 형성하거나 반투명막을 사용한다.
이때, 슬릿 사이에 위치한 패턴의 선 폭이나 패턴 사이의 간격, 즉 슬릿의 폭은 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 것이 바람직하며, 반투명막을 이용하는 경우에는 마스크를 제작할 때 투과율을 조절하기 위하여 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다.
이와 같은 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사하면 빛에 직접 노출되는 부분에서는 고분자들이 완전히 분해되며, 슬릿 패턴이나 반투명막이 형성되어 있는 부분에서는 빛의 조사량이 적으므로 고분자들은 완전 분해되지 않은 상태이며, 차광막으로 가려진 부분에서는 고분자가 거의 분해되지 않는다. 이어 감광막을 현상하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛에 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막이 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 고분자 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다.
이러한 얇은 두께의 감광막(191)은 리플로우가 가능한 물질로 이루어진 감광막을 이용하고 빛이 완전히 투과할 수 있는 부분과 빛이 완전히 투과할 수 없는 부분으로 나뉘어진 통상적인 마스크로 노광한 다음 현상하고, 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않는 부분으로 감광막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 형성할 수도 있다.
이어, 감광막 패턴(190) 및 그 하부의 막들, 즉 데이터 배선층(140), 저항접촉층(133) 및 반도체층(132)에 대한 식각을 진행한다. 이때, 데이터 배선부(D)에는 데이터 배선 및 그 하부의 막들이 그대로 남아 있고, 채널부(F)에는 반도체층만 남아 있어야 하며, 기타 부분(E)에는 위의 3개 층(140, 133, 132)이 모두 제거되어 게이트 절연막(131)이 드러나야 한다.
먼저, 도 8d에 도시한 것처럼, 기타 부분(E)에 노출되어 있는 데이터 배선부(140)을 제거하여 그 하부의 저항접촉층(133)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식 식각 또는 습식 식각 방법을 모두 사용할 수 있으며, 이때 데이터 배선층(140)은 식각되고 감광막패턴(191, 192)은 거의 식각되지 않는 조건하에서 행하는 것이 좋다. 그러나 건식식각의 경우 데이터 배선층(140)만을 식각하고 감광막 패턴(191, 192)은 식각되지 않는 조건을 찾기가 어려우므로 감광막 패턴(191, 192)도 함께 식각되는 조건하에서 행할 수 있다. 이 경우에는 습식 식각의 경우보다 제1 부분(191)의 두께를 두껍게 하여 이 과정에서 제1 부분(191)이 제거되어 하부의 데이터 배선층(140)이 드러나는 일이 생기지 않도록 한다.
이렇게 하면, 도 8d에 나타낸 것처럼, 채널부(F) 및 데이터 배선부(D)의 데이터 배선층(140)만이 남고 기타 부분(E)의 데이터 배선층(140)은 모두 제거되어 그 하부의 저항접촉층(132)이 드러난다. 이 때 남은 데이터 배선층(140)은 소스 및 드레인 전극(142, 143)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(141, 142, 143, 144)의 형태와 동일하다. 또한 건식 식각을 사용한 경우 감광막 패턴(191, 192)도 어느 정도의 두께로 식각된다.
이어, 도 8e에 도시한 바와 같이, 기타 부분(E)의 노출된 저항접촉층(132) 및 그 하부의 반도체층(133)을 감광막의 제1 부분(191)과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이 때의 식각은 감광막 패턴(191, 192)과 저항접촉층(133) 및 반도체층(132)(반도체층과 저항접촉층은 식각 선택성이 거의 없음)이 동시에 식각되며 게이트 절연막(131)은 식각되지 않는 조건하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(191, 192)과 반도체층(132)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으로 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SF6 과 HCl의 혼합 기체나, SF6 과 O2의 혼합 기체를 사용하면 거의 동일한 두께로 두 막을 식각할 수 있다. 감광막패턴(191, 192)과 반도체층(132)에 대한 식각비가 동일한 경우 제1 부분(191)의 두께는 반도체층(133)과 저항접촉층(132)의 두께를 합한 것과 같거나 그보다 작아야 한다.
이렇게 하면, 도 8e에 나타낸 바와 같이, 채널부(F)의 제1 부분(191)이 제거되어 데이터 배선층(140)이 드러나고, 기타 부분(E)의 저항접촉층(132) 및 반도체층(133)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(131)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부(D)의 제2 부분(192) 역시 식각되므로 두께가 얇아진다.
이어 애싱(ashing)을 통하여 채널부(F)의 데이터 배선층(140) 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.
다음, 도 8f에 도시한 바와 같이 채널부(F)의 데이터 배선층(140) 및 그 하부의 저항접촉층(133)을 식각하여 제거한다. 이 때, 식각은 데이터 배선층(140)과 저항접촉층(133) 모두에 대하여 건식 식각만으로 진행할 수도 있으며, 데이터 배선층(140)에 대해서는 습식 식각으로, 저항접촉층(133)에 대해서는 건식 식각으로 행할 수도 있다. 전자의 경우, 데이터 배선층(140)과 저항접촉층(133)의 식각 선택비가 큰 조건 하에서 식각을 행하는 것이 바람직하며, 이는 식각 선택비가 크지 않을 경우 식각 종점을 찾기가 어려워 채널부(F)에 남는 반도체층(132)의 두께를 조절하기가 쉽지 않기 때문이다. 습식 식각과 건식 식각을 번갈아 하는 후자의 경우에는 습식 식각되는 데이터 배선층(160)의 측면은 식각되지만, 건식 식각되는 저항접촉층(133)은 거의 식각되지 않으므로 계단 모양으로 만들어진다. 저항접촉층(133) 및 반도체 층(132)을 식각할 때 사용하는 식각 기체의 예로는 CF4 와 HCl의 혼합 기체나 CF4 와 O2 의 혼합 기체를 들 수 있으며, CF4 와 O2를 사용하면 균일한 두께로 반도체층(132)을 남길 수 있다. 이때 반도체 패턴(132)의 일부가 제거되어 두께가 작아질 수도 있으며 감광막 패턴의 제2 부분(192)도 이때 어느 정도의 두께로 식각된다. 이때의 식각은 게이트 절연막(131)이 식각되지 않는 조건으로 행하여야 하며, 제2 부분(192)이 식각되어 그 하부의 데이터 배선(141, 142, 143, 144)이 드러나는 일이 없도록 감광막 패턴이 두꺼운 것이 바람직함은 물론이다.
마지막으로 데이터 배선부(D)에 남아 있는 감광막 제2 부분(192)을 제거한다. 그러나 제2 부분(192)의 제거는 채널부(F) 데이터 배선층(140)을 제거한 후 그 밑의 저항접촉층(133)을 제거하기 전에 이루어질 수도 있다.
이후 도 8g와 같이 무기 보호막(151)과 유기 절연막(152)을 연속으로 형성한다.
이후의 과정은 제1실시예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법과 동일하다. 단, 유기막(152)의 노광과 현상시에 실린더 접촉구(186)가 게이트 절연막(131)을 노출시키도록 이 부분의 유기막(152)을 제1실시예보다 적게 남기거나 완전히 제거되도록 한다.
도 9은 본 발명의 제3실시예에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 이상의 설명에서와 같이 제3실시예에서는 반도체층(132)과 데이터 배선(141, 142, 143, 144)을 하나의 마스크로서 형성한다. 따라서 제1실시예보다 하나 적은 마스크로서 반투과 박막트랜지스터 기판을 제조할 수 있다. 또한 실런트(300)가 무기물인 게이트 절연막(131)에 접하게 되어 기판간의 분리가 방지된다.
이하 본발명의 제4실시예에 따른 액정표시패널을 도 10을 참조하여 설명한다.
제4실시예에 따른 액정표시패널은 제3실시예에 따른 액정표시패널과 같은 반투과형으로 반사영역과 투과영역을 가진다. 제4실시예에 따른 액정표시패널을 제3실시예에 따른 액정표시패널과 다른 점을 중심을 설명하면 다음과 같다.
드레인 전극(143)의 하부에는 유지전극선(124)이 형성되어 있다. 드레인 전 극(143)과 유지전극선(124) 사이에는 게이트 절연막(131), 반도체층(132), 저항접촉층(133)이 위치하고 있다. 유지전극선(124)은 드레인 전극(143)과 함께 유지 용량을 형성하는 역할을 한다.
한편 투과영역에는 제2실시예와 달리 유기막(152)이 위치하고 있다. 투과영역에 유기막(152)이 위치하면 투과율이 저하되는 문제가 있으나 제조에 있어 공정마진이 넓어지는 장점이 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액정표시장치의 제조에 있어서 마스크의 개수를 줄이면서 컬러필터기판과 박막트랜지스터기판이 분리되는 불량이 방지되는 액정표시장치의 제조방법이 제공된다.

Claims (17)

  1. 표시영역과 비표시영역을 가지는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    기판소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터에 무기막과 유기절연막을 연속적으로 형성하는 단계;
    상기 유기절연막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부의 상기 무기막을 드러내는 제1유기막홀과 상기 표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 부분적으로 제거된 제2유기막홀을 가지는 유기절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1유기막홀을 통해 드러난 상기 무기막과 상기 제2유기막홀에 잔존하는 상기 유기절연막을 제거하는 단계;
    상기 제2유기막홀에 실런트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기절연막 패턴의 형성 단계에서는, 상기 표시영역 상에 렌즈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기절연막 패턴을 마련하는 단계는,
    상기 유기절연막을 노광하는 단계를 포함하며, 상기 유기절연막의 영역별 노 광강도는 상기 제 1유기막홀의 영역에 비해, 상기 제 2유기막홀의 영역은 70내지 80퍼센트이며, 상기 렌즈부의 영역은 20내지 32퍼센트인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기절연막 패턴을 마련하는 단계는,
    상기 유기절연막을 유기막용 마스크를 사용하여 노광하는 단계를 더 포함하며,상기 유기막용 마스크는 상기 렌즈부에 해당하는 부분에는 몰리브덴실리콘(MoSi)층이, 상기 제 2유기막홀에 해당하는 부분에는 슬릿패턴된 몰리브덴실리콘(MoSi)층이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계 및 상기 화소 전극과 연결되며 투과창을 가지는 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무기막은 산화실리콘막 또는 질화실리콘막 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유기절연막은 벤조사이클로부텐과 아크릴계 수지 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 무기막은 게이트 절연막과 무기 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    게이트 배선을 형성하는 단계와 상기 게이트 배선 상에 게이트 절연막, 반도체층, 저항접촉층, 데이터 배선층을 연속으로 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반도체층, 저항접촉층, 데이터 배선층은 단일의 마스크를 사용하여 패터닝되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 저항접촉층과 상기 데이터 배선층은 서로 겹쳐지도록 패터닝되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 표시영역과 비표시영역을 가지는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    기판소재 상에 드레인 전극을 가지는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터에 무기막과 유기절연막을 연속적으로 형성하는 단계;
    상기 유기절연막을 패터닝하여 상기 드레인 전극 상부의 상기 무기막을 드러내는 제1유기막홀과 상기 표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 제2유기막홀을 가지는 유기절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1유기막홀을 통해 드러난 상기 무기막과 상기 제2유기막홀에 잔존하는 상기 무기막의 일부를 제거하는 단계;
    상기 제2유기막홀에 실런트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 기판소재와;
    상기 기판소재 상에 순차적으로 형성되어 있는 무기막 및 유기절연막과;
    표시영역 둘레를 따라 상기 유기절연막이 제거되어 형성되어 있으며 상기 무기막을 노출시키는 실런트 접촉구와;
    상기 실런트 접촉구 상에 위치하는 실런트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실런트 접촉구를 통해 노출된 상기 무기막은 산화실리콘막 또는 질화실리콘막 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제13항에 있어서,
    순차적으로 적층되어 있는 반도체층, 저항접촉층, 데이터 배선을 더 포함하며,
    상기 데이터 배선과 상기 저항접촉층은 서로 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기판 소재상에 형성되어 있는 게이트 배선을 더 포함하며,
    상기 실런트 접촉구에 의해 노출되어 있는 무기막은 상기 게이트 배선 상에 형성되어 있는 게이트 절연막 또는 상기 데이터 배선 상에 형성되어 있는 무기 보호막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 배선과 연결되어 있는 화소전극과;
    상기 화소전극의 일부를 덮고 있는 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 액정표시장치.
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