KR20070005387A - 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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장민석
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Abstract

본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체, 적어도 일부분 반도체 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극, 드러난 반도체를 덮고 있는 보호막, 보호막 상부에 형성되어 있으며 동일한 층으로 이루어진 기판 간격재 및 색필터, 그리고 상기 색필터 위에 형성되어 있으며, 보호막의 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다.
액정표시장치, 색필터, 박막트랜지스터표시판, 기판간격재

Description

박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법{THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 3은 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치를 도 2의 III-III'-III 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 도 2 및 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고,
도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 V-V'-V'' 선을 따라 자른 단면도이고,
도 7은 도 6의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 VII-VII'-VII'' 선을 따라 자른 단면도로서 도 5의 다음 단계에서의 도면이고,
도 9는 도 8의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 IX-IX'-IX 선을 따라 자른 단면도로서 도 7의 다음 단계에서의 도면이고,
도 11은 도 10의 트랜지스터 표시판을 각각 XI-XI'-XI'' 선을 따라 자른 단 면도로서 도 9의 다음 단계에서의 도면이고,
도 13은 도 12의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 XIII-XIII'-XIII'' 선을 따라 자른 단면도로서 도 11의 다음 단계에서의 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
133a, 133b: 유지 전극 140: 게이트 절연막
173: 소스 전극 151: 반도체
171: 데이터선 175: 드레인 전극
191: 화소 전극 230: 색필터
232: 기판 간격재 11, 21: 편광자
220: 차광 부재 270: 공통 전극
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장을 생성하는 전계 생성 전극을 가지고 있으며, 간극(間隙)을 두고 있는 두 표시판과 표시판 사이의 간극에 채워진 액정층을 포함한다. 이러한 액정 표시 장치에서는 두 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계 를 형성함으로써 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 조절하여 영상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치는 전계 생성 전극과 이에 연결된 박막 트랜지스터를 포함하며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 화소와 이에 신호를 전달하는 복수의 신호선을 포함한다. 신호선에는 주사 신호를 전달하는 게이트선과 데이터 신호를 전달하는 데이터선 등이 있으며, 각 화소는 전계 생성 전극과 박막 트랜지스터 외에도 색상을 표시하기 위한 색필터를 포함한다.
게이트선, 데이터선, 화소 전극 및 박막 트랜지스터는 두 표시판 중 한쪽에 배치되어 있으며 이 표시판을 통상 박막 트랜지스터 표시판이라 한다. 다른 표시판에는 공통 전극과 색필터 따위가 구비되어 있는 것이 일반적이며 이 표시판은 통상 공통 전극 표시판이라 하고, 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판 사이에는 액정층이 존재하며, 두 표시판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 기판 간격재가 배치되어 있다.
이러한 기판 간격재로는 구슬형 간격재(beads spacer)와 기둥형 간격재(column spacer)가 사용된다. 이 중 구슬형 스페이서는 공정의 단순화, 제작의 용이성 측면에서 유리하나, 액정 표시 장치 내에서 부유(floating)되어 있기 때문에 액정 주입시 액정과 함께 이동하게 된다. 이때 이동 압력 및 이동 거리가 클 경우 배향막 등이 휘어지는 현상이 발생하기 때문에 광 손실(leak)이 발생한다.
이와는 달리 기둥형 간격재는 사진 식각 공정(photolithography)에 의해 형성하기 때문에 필요한 위치에 고정적인 형태로 선택하여 형성할 수 있다.
그러나 기둥형 간격재는 구슬형 간격재에 비해서 탄성 강도 및 하중을 견디는 스미어(smear) 특성이 떨어져 액정 표시 장치가 외부로부터 강한 압력을 받게 되는 경우 기둥형 간격재나 그 하부의 막이 붕괴되어 패널에 얼룩이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 사진 식각 공정이 추가됨에 따라 불량에 따른 공정 수율이 감소하며 제조 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 함몰 불량 또는 스미어 불량 등을 최소화하면서 제조 공정을 단순화할 수 있는 박막 트랜지스터 표시판을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체, 적어도 일부분 상기 반도체 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극, 드러난 상기 반도체를 덮고 있는 보호막, 상기 보호막 상부에 형성되어 있으며 동일한 층으로 이루어진 기판 간격재 및 색필터, 그리고 상기 색필터 위에 형성되어 있으며, 상기 보호막의 접촉 구멍을 통하여 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다.
상기 기판 간격재는 상기 색필터보다 두껍고, 상기 게이트선, 상기 데이터선 또는 상기 반도체와 중첩하는 것이 바람직하다.
박막 트랜지스터 표시판은 상기 데이터선 및 상기 드레인 전극과 상기 반도체 사이에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서는 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 위에 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계, 상기 저항성 접촉 부재 위에 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 반도체를 덮는 보호막을 적층하는 단계, 상기 보호막 위에 색필터용 박막을 도포하는 단계, 상기 색필터용 박막을 패터닝하여 색필터 및 상기 색필터와 다른 두께를 가지는 기판 간격재를 형성하는 단계, 그리고 상기 보호막 위에 상기 드레인 전극과 접촉하는 도전체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 도전체 형성 단계 전에 상기 보호막 또는 상기 게이트 절연막을 식각하여 상기 게이트선, 상기 데이터선 또는 상기 드레인 전극의 일부를 드러내는 접촉 구멍을 형성할 수 있다.
상기 색필터용 박막은 음성 또는 양성의 감광성을 가지는 유기 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 3은 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치를 도 2의 III-III''선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)과 양 표시판(100, 200)을 접착하는 밀봉재(310)를 포함한다.
액정 표시 장치는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 바깥에 위치한 주변 영역(PA)으로 구분되며, 표시 영역(DA)과 주변 영역(PA)의 경계에 밀봉재(310)가 위치한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 액정층(3)은 수직 배향 방식 또는 비틀린 네마틱 배향 방식으로 배향될 수 있으며, 두 표시판(100, 200)의 중심 면에 대하여 대칭으로 구부러짐 배열을 가질 수도 있다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b) 각각은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대 쪽의 자유단을 가지고 있다. 제1 유지 전극(133a)의 고정단은 면적이 넓으며, 그 자유단은 직선 부분과 굽은 부분의 두 갈래로 갈라진다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬 (Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부 (projection)(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거 나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하 여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 대부분의 곳에서는 선형 반도체(151)가 데이터선(171)보다 좁지만, 앞서 설명하였듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(151)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물로 이루어지는데, 예로 질화 규소와 산화 규소를 들 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 제1 유지 전극(133a) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 색필터(230) 및 복수의 기판 간격재(232)가 형성되어 있다. 복수의 색필터(230)는 서로 분리되어 있으며, 이들의 가장자리 부분은 인접한 데이터선(171) 상부에서 서로 중첩하고, 화소 전극(191) 열을 따라서 세 로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 여기서, 색필터(230)의 표면은 평편하며, 보호막(180)의 접촉 구멍(185)과 함께 드레인 전극(175)을 드러내는 개구부(235)를 가진다.
기판 간격재(232)는 색필터(230)와 동일한 층으로 이루어져 있는데, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)의 간격을 유지하기 위해 색필터(230)보다 2m 이상 두꺼운 두께를 가진다. 색필터(230)는 박막 트랜지스터와 중첩하여 위치하는데, 액정 표시 장치의 표시 특성을 향상시키기 위해 신호선(121, 131, 171)과 중첩하여 배치할 수 있다.
색필터(230)의 상부에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185) 및 개구부(235)를 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(common electrode, 270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191) 및 이와 연결된 드레인 전극(175)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대 쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다.
다음, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 상부 기판(210)의 위에 복수의 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛을 차단한다. 기판 간격재(232)는 차광 부 재(220)와 중첩하는데, 차광 부재(220)도 기판 간격재(232)와 함께 공통 전극 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100)의 간격을 일정하게 유지한다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주보며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있다. 그러나 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 공통 전극(270)이 전면적으로 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수직 또는 수평 배향막일 수 있다. 그리고 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정층(3)의 지연을 보상하기 위한 위상 지연막(retardation film)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
액정 표시 장치는 편광자(12, 22), 위상 지연막, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
그러면, 이러한 도 2 및 도 3에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 4 내지 도 13을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 4, 도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 도 2 및 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이고, 도 5는 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 V-V'-V'' 선을 따라 자른 단면도이고, 도 7은 도 6의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 VII-VII'-VII'' 선을 따라 자른 단면도로서 도 5의 다음 단계에서의 도면이고, 도 9는 도 8의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 IX-IX'-IX 선을 따라 자른 단면도로서 도 7의 다음 단계에서의 도면이고, 도 11은 도 10의 트랜지스터 표시판을 각각 XI-XI'-XI'' 선을 따라 자른 단면도로서 도 9의 다음 단계에서의 도면이고, 도 13은 도 12의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 XIII-XIII'-XIII'' 선을 따라 자른 단면도로서 도 11의 다음 단계에서의 도면이다.
먼저, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 금속막을 스퍼터링(sputtering) 따위로 적층한 다음, 사진 식각하여 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 유지 전극(133a, 133b)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)을 형성한다.
이어, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층, 불순물 비정질 규소층을 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition)을 이용하여 각각 약 1,500 Å 내지 약 6,000 Å, 약 500 Å 내지 약 2,000 Å, 약 300 Å 내지 약 600 Å의 두께로 연속 증착한다. 이어, 불순물 비정질 규소층과 진성 비정질 규소층을 사진식각하여 게이트 절연막(140) 위에 복수의 선형 불순물 반도체(164)와 돌출부(154)를 포함하는 복수의 진성 반도체(151)를 형성한다.
이어 도 8 및 도 9에서 보는 바와 같이 도전막을 스퍼터링 등의 방법으로 1,500 Å 내지 3,000 Å의 두께로 증착한 다음 패터닝하여 복수의 소스 전극(173)과 끝 부분(179)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)을 형성한다.
이어, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체(164) 부분을 제거함으로써 돌출부(163)를 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(151)의 돌출부(154) 부분을 노출시킨다. 노출된 진성 반도체(154) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 뒤이어 실시하는 것이 바람직하다.
다음, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 질화 규소의 보호막(180)을 적층하고 그 위에 음성의 감광성을 가지는 유기 물질로 이루어진 색필터용 박막(236)를 3-7 m의 두께로 도포한 다음, 그 위에 광 마스크(60)를 정렬한다.
광 마스크(60)는 투명한 기판과 그 위의 불투명한 광차단층 또는 반투과층을 포함하는데, 투광 영역(TA), 차광 영역(BA) 및 반투과 영역(SA)으로 나누어진다. 광 차단층은 투광 영역(TA)에는 전혀 없고 차광 영역(BA)과 반투과 영역(SA)에만 존재한다. 반투과 영역(BA)에서 광 차단층은 그 너비 또는 간격이 소정 값 이하로 배치되어 슬릿을 이루는 복수의 부분을 이룬다.
이러한 광 마스크(60)를 통하여 색필터용 박막(236)에 빛을 조사한 후 현상하면, 일정 강도 이상 빛에 노출된 색필터용 박막(236) 부분이 없어지는데, 도 11에 도시한 바와 같이, 투광 영역(TA)과 마주보는 부분은 그대로 남아 기판 간격재(232)를 이루고, 반투과 영역(SA)과 마주보는 부분은 위 부분이 없어져 두께가 줄어 색필터(230)를 이루며, 차광 영역(BA)과 마주보는 부분은 모두 제거되어 개구부(235)를 이룬다. 도면에서 빗금친 부분은 현상 후 없어지는 색필터용 박막(236) 부분을 나타낸다.
이와 같이, 하나의 마스크를 이용하여 색필터(230)와 함께 기판 간격재(232)를 형성하여 제조 공정의 단순화와 제조 원가를 절감할 수 있다. 또한, 색필터(230)과 기판 간격재(232)를 함께 형성하여 색필터(230)가 함몰되는 것을 방지할 수 있으며, 기둥형 간격재의 탄성을 감소시키기 않으면서도 기판 간격재에 가해지는 외부 압력을 분산시켜 스미어 불량을 최소화할 수 있다.
이때, 색필터(230)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 표시 영역(DA)에만 만들어지며, 양의 감광성을 가지는 유기 물질로도 형성할 수 있으며, 이 경우 광 마스크의 차광 영역과 투광 영역은 도 11에 도시한 마스크의 역상이 된다.
이어, 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 보호막(180)을 게이트 절연막(140)과 함께 식각하여 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 개구부(235) 내에 드레인 전극(175)의 일부를 노출시키는 복수의 접촉 구멍(182, 185) 및 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 노출시키는 복수의 접촉 구멍 (181)을 형성한다.
마지막으로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 약 400-500Å 두께의 IZO막 또는 ITO막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 보호막(180)과 드레인 전극(175), 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 게이트선(121)의 끝 부분(129)의 노출된 부분 위에 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.
본 발명에 따르면, 색필터와 기판 간격재를 함께 제조 공정의 단순화와 제조 원가를 절감할 수 있다. 또한, 색필터와 기판 간격재를 함께 형성하여 함몰 불량을 방지할 수 있으며, 스미어 불량을 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체,
    적어도 일부분 상기 반도체 위에 형성되어 있는 데이터선 및 드레인 전극,
    드러난 상기 반도체를 덮고 있는 보호막,
    상기 보호막 상부에 형성되어 있으며 동일한 층으로 이루어진 기판 간격재 및 색필터, 그리고
    상기 색필터 위에 형성되어 있으며, 상기 보호막의 접촉 구멍을 통하여 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극
    를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  2. 제2항에서,
    상기 기판 간격재는 상기 색필터보다 두꺼운 박막 트랜지스터 표시판.
  3. 제1항에서,
    상기 기판 간격재는 상기 게이트선, 상기 데이터선 또는 상기 반도체와 중첩하는 박막 트랜지스터 표시판.
  4. 제1항에서,
    상기 데이터선 및 상기 드레인 전극과 상기 반도체 사이에 형성되어 있는 저항성 접촉 부재를 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  5. 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,
    상기 반도체층 위에 저항성 접촉 부재를 형성하는 단계,
    상기 저항성 접촉 부재 위에 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계,
    상기 반도체를 덮는 보호막을 적층하는 단계,
    상기 보호막 위에 색필터용 박막을 도포하는 단계,
    상기 색필터용 박막을 패터닝하여 색필터 및 상기 색필터와 다른 두께를 가지는 기판 간격재를 형성하는 단계, 그리고
    상기 보호막 위에 상기 드레인 전극과 접촉하는 도전체를 형성하는 단계
    를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 도전체 형성 단계 전에 상기 보호막 또는 상기 게이트 절연막을 식각하여 상기 게이트선, 상기 데이터선 또는 상기 드레인 전극의 일부를 드러내는 접촉 구멍을 형성하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  7. 제5항에서,
    상기 색필터용 박막은 음성 또는 양성의 감광성을 가지는 유기 물질로 형성하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
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