KR20080078164A - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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KR20080078164A
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박선
유춘기
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 투명 도전막을 적층하는 단계, 상기 투명 도전막 위에 반사성 도전막을 적층하는 단계, 상기 반사성 도전막 위에 위치에 따라 두께가 다른 제1 감광막을 형성하는 단계, 상기 제1 감광막을 식각 마스크로 하여, 상기 반사성 도전막 및 상기 투명 도전막을 식각하여 제거하는 단계, 상기 제1 감광막을 베이킹하여 리플로우시켜 제2 감광막을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 감광막을 식각 마스크로 하여 상기 반사성 도전막을 식각하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 포토 마스크를 이용하여 투명 전극과 반사 전극을 포함하는 이중 구조의 화소 전극을 형성함과 동시에, 감광막을 베이킹으로 리플로우하여 도전층의 측면에도 형성함으로써, 이중 식각에 의한 투명 전극의 언더컷을 방지할 수 있다.
반투과, 투명 전극, 반사 전극, 노광 마스크, 언더 컷, 리플로우

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II'-II''-II''' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 3 내지 도 9는 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판을 도시한 단면도이고,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 한 실시예에 액정 표시 장치의 제조 방법을 상세히 설명하기 위한 단면도이고,
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 상세히 설명하기 위한 단면도이다.
<도면 부호의 설명>
3...액정층 81, 82...접촉 보조 부재
100...박막 트랜지스터 표시판 110...기판
121, 129...게이트선 124...게이트 전극
131...유지 전극선 137...유지 전극
140...게이트 절연막 151, 154, 157...반도체
161, 163, 165...저항성 접촉층 171, 179...데이터선
173...소스 전극 175...드레인 전극
180...보호막 181, 182, 185...접촉 구멍
187...유기 절연막 191...화소 전극
192...투명전극 194...반사전극
200...공통 전극 표시판 210...기판
220...차광 부재 230...색필터
270...공통 전극 400, 400a...감광막
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극과 편광판이 구비된 한 쌍의 표시판 사이에 위치한 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극은 액정층에 전계를 생성하고 이러한 전계의 세기가 변화함에 따라 액정 분자들의 배열이 변화한다. 예를 들면, 전계가 인가된 상태에서 액정층의 액정 분자들은 그 배열을 변화시켜 액정층을 지나는 빛의 편광을 변화시킨다. 편광판은 편광된 빛을 적절하게 차단 또는 투과시켜 밝고 어두운 영역을 만들어냄으로써 원하는 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 스스로 발광하지 못하는 수광형 표시 장치이므로 별개로 구비된 후광 장치(backlight unit)의 램프에서 나오는 빛을 액정층을 통과시키거나 자연광 등 외부에서 들어오는 빛을 액정층을 일단 통과시켰다가 다시 반사하여 액정층을 다시 통과시킨다. 전자의 경우를 투과형(transmissive) 액정 표시 장치라 하고 후자의 경우를 반사형(reflective) 액정 표시 장치라 하는데, 후자의 경우는 주로 중소형 표시 장치에 사용된다. 또한 환경에 따라 후광 장치를 사용하기도 하고 외부광을 사용하기도 하는 반투과형 또는 반사-투과형 액정 표시 장치가 개발되어 주로 중소형 표시 장치에 적용되고 있다.
반투과형 액정 표시 장치는 투과형 액정 표시 장치나 반사형 액정 표시 장치와 달리 투명 전극 및 투명 전극의 일부 위에 형성되어 있는 반사 전극을 포함하는 이중막 구조의 화소 전극을 가진다.
한편, 액정 표시 장치는 게이트 층, 데이터 층, 반도체 층 및 화소 전극을 포함한 복수의 박막으로 이루어진다. 이들 박막은 별도의 마스크를 사용하여 포토리소그라피 공정에 의하여 개별적으로 패터닝된다. 그런데, 하나의 마스크 수가 증가할 때마다 노광, 현상, 식각 등의 공정이 추가되어 제조 비용 및 시간이 현저하게 증가한다.
이에 따라, 반투과형 액정 표시 장치의 경우, 슬릿 패턴을 가지는 하나의 포토 마스크를 사용하여 한번의 사진 공정 및 두 번의 식각 공정을 통하여, 이중막 구조의 화소 전극을 형성하는 방법이 제안되었다.
그러나 하나의 포토 마스크를 사용하여, 한번의 사진 공정 및 두 번의 식각 공정을 통해 이중막 구조의 화소 전극을 형성하는 경우, 두 번 식각함으로 인하여 화소 전극이 언더컷될 수 있고, 이에 의하여 화소 전극이 원하는 위치에 형성되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하는 것으로서, 화소 전극의 언더컷 없이 하나의 포토 마스크를 사용하여 이중막 구조의 화소 전극을 형성할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 투명 도전막을 적층하는 단계, 상기 투명 도전막 위에 반사성 도전막을 적층하는 단계, 상기 반사성 도전막 위에 위치에 따라 두께가 다른 제1 감광막을 형성하는 단계, 상기 제1 감광막을 식각 마스크로 하여, 상기 반사성 도전막 및 상기 투명 도전막을 식각하여 제거하는 단계, 상기 제1 감광막을 베이킹하여 리플로우시켜 제2 감광막을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 감광막을 식각 마스크로 하여 상기 반사성 도전막을 식각하는 단계를 포함한다.
상기 베이킹은 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도로 약 10분 내지 약 60분간 이루어질 수 있다.
상기 베이킹은 대류식 가열 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 베이킹은 약 100℃ 내지 약 270℃의 온도로 약 10초 내지 약 900초간 이루어질 수 있다.
상기 베이킹은 직접 가열 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 감광막은 상기 투명 도전막의 측면에 형성될 수 있다.
상기 제2 감광막은 상기 반사성 도전막의 측면에 형성될 수 있다.
상기 식각 단계는 습식 식각으로 이루어질 수 있다.
상기 리플로우된 제2 감광막을 애싱하여 높이를 줄이는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 감광막 형성 단계는 상기 감광막을 도포하는 단계, 그리고 투광 영역, 반투광 영역 및 차광 영역을 가지는 마스크를 통하여 상기 감광막을 노광하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 투명 도전막은 비정질 인듐 주석 산화물 (amorphous indium tin oxide: a-ITO) 또는 비정질 인듐 아연 산화물(amorphous indium zinc oxide: a-IZO)을 포함할 수 있다.
상기 반사성 도전막은 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 반사성 도전막은 알루미늄-네오디뮴 합금을 포함할 수 있다.
상기 반사성 도전막은 몰리브덴을 포함하는 제1 막과 알루미늄을 포함하는 제2막을 포함할 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
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 경우뿐 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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
그러면 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 II-II'-II''-II''' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 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 위로 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 뻗는다. 각 유지 전극선(131)은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 두 게이트선(121) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극선(131)은 아래위로 확장된 유지 전극(storage electrode)(137)을 포함한다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
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 포함하고, 돌출부(154)로부터 복수의 확장부(157)가 연장되 어 있다. 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.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 J자형으로 굽은 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 장착되거나, 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 부분(177)과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 넓은 끝 부분(177)은 유지 전극(137)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 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.
저항성 접촉 부재(161, 163, 165)는 그 아래의 반도체(151, 154)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(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어질 수 있다.
보호막(180) 위에는 유기 절연막(187)이 형성되어 있다. 유기 절연막(187)은 4.0 이하의 유전 상수를 가지는 것이 바람직하고, 감광성(photosensitivity)을 가질 수도 있으며 그 표면에는 요철이 형성되어 있다.
보호막(180), 유기 절연막(187) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(181)이 형성되어 있고, 보호막(180) 및 유기 절연막(187)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있다.
유기 절연막(187) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다.
각 화소 전극(191)은 유기 절연막(187)의 요철을 따라 굴곡이 져 있고, 투명 전극(192) 및 그 위의 반사 전극(194)을 포함한다. 투명 전극(192)은 비정질 인듐 주석 산화물 (amorphous indium tin oxide: a-ITO) 또는 비정질 인듐 아연 산화물(amorphous indium zinc oxide: a-IZO)과 같은 투명한 도전 물질로 만들어지고, 반사 전극(194)은 알루미늄 또는 알루미늄-네오디뮴 합금(AlNd)과 같은 알루미늄 계열 금속으로 만들어질 수 있다. 반사 전극(194)은 알루미늄-네오디뮴 합금(AlNd)과 같은 알루미늄 계열 금속의 반사성 상부막(도시하지 않음)과 몰리브덴 계열 금속으로 이루어져서 ITO 또는 IZO와 접촉 특성이 좋은 하부막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
반사 전극(194)은 투명 전극(192) 일부 위에만 존재하여 투명 전극(192)의 다른 부분을 노출한다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 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.
박막 트랜지스터 표시판(100), 공통 전극 표시판(200) 및 액정층(3) 등을 포함하는 반투과형 액정 표시 장치는 투명 전극(192) 및 반사 전극(194)에 의하여 각각 정의되는 투과 영역(TA) 및 반사 영역(RA)으로 구획될 수 있다.
투과 영역(TA)에서는 액정 표시장치의 뒷면, 즉 박막 트랜지스터 표시판(100) 쪽에서 입사된 빛이 액정층(3)을 통과하여 앞면, 즉 공통 전극 표시판(200) 쪽으로 나옴으로써 표시를 수행한다. 반사 영역(RA)에서는 앞면에서 들어온 빛이 액정층(3)으로 들어왔다가 반사 전극(194)에 의하여 반사되어 액정층(3)을 다시 통과하여 앞면으로 나옴으로써 표시를 수행한다.
도시하지는 않았지만, 투과 영역(TA)에서의 액정층(3)의 두께, 또는 셀 간격(cell gap)이 반사 영역(RA)에서의 셀 간격보다 크다. 특히, 투과 영역(TA)에서의 셀 간격이 반사 영역(RA)에서의 셀 간격의 두 배인 것이 바람직하다.
화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)은 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전 극(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 접촉하며 이들을 덮는다. 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. 접촉 보조 부재(81, 82)는 투명 전극(192)과 동일한 층으로 만들어질 수 있다.
다음으로 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어진 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며, 화소 전극(191)과 마주하는 복수의 개구 영역을 정의하는 한편 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막아 준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있으며, 차광 부재(220)로 둘러싸인 개구 영역 내에 거의 다 들어가도록 배치되어 있다. 색필터(230)는 화소 전극(191)을 따라 세로 방향으로 길게 뻗어 띠(stripe)를 이룰 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 색필터(230)의 두께는 위치에 따라 다를 수 있는데, 투과 영역(TA)에 배치되어 있는 색필터(230)의 두께는 반사 영역(RA)에 배치되어 있는 색필터(230)의 두께보다 두꺼 울 수 있다. 또한, 투과 영역(TA)에 배치되어 있는 색필터(230)의 평균 두께는 반사 영역(RA)에 배치되어 있는 색필터(230)의 평균 두께의 약 2배일 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 반투과형 액정 표시 장치의 경우, 각 화소에 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)을 두는데, 투과 영역(TA)에서는 빛이 색필터를 한 번만 통과하고 반사 영역(RA)에서는 두 번 통과한다. 이러한 색필터의 통과 회수의 차이는 표시되는 화면의 색상 색조에 영향을 줄 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우 투과 영역(TA)에 배치되어 있는 색필터(230)의 평균 두께가 반사 영역(RA)에 배치되어 있는 색필터(230)의 평균 두께보다 약 2배 두꺼울 수 있으므로, 이러한 빛의 통과 횟수에 의한 색조의 차이를 보상할 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO나 IZO 등 투명한 도전 도전체로 만들어지는 것이 바람직하다.
도시하지는 않았지만, 색필터(230) 및 차광 부재(220) 및 공통 전극(270) 사이에는 덮개막(overcoat)(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 덮개막은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)를 보호하고 색필터가 노출되는 것을 방지하며 평탄면을 제공한다.
앞서 설명하였듯이, 투과 영역(TA)에서의 액정층(3)의 두께, 또는 셀 간격(cell gap)이 반사 영역(RA)에서의 셀 간격보다 크다. 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판(200)의 반사 영역(RA)에 배치되어 있는 덮개막의 두께를 투과 영역(TA)에 배치되어 있는 덮개막보다 두껍게 형성함으로써 셀 간격을 조절할 수도 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면 위에는 액정층(3)을 배향하기 위한 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 도포되어 있으며, 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 하나 이상의 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
액정층(3)은 수직 배향 또는 수평 배향되어 있다.
액정 표시 장치는 또한 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 떠받쳐서 둘 사이에 간극(間隙)을 만드는 복수의 탄성 간격재(spacer)(도시하지 않음)를 더 포함한다.
액정 표시 장치는 또한 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200)을 결합하는 밀봉재(sealant)(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 밀봉재는 공통 전극 표시판(200)의 가장자리에 위치한다.
그러면 본 발명의 실시예에 따른 반투과형 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 12f를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 9는 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판을 도시한 단면도이고, 도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 상세히 설명하기 위한 단면도이고, 그리고 도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 상세히 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 기판(110) 위에 금속층을 적층하고, 사진 식각하여 복수의 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121), 복수의 유지 전극(137)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)을 형성한다.
다음으로, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층 및 불순물 비정질 규소층을 화학 기상 증착 등으로 연속하여 적층하고, 진성 비정질 규소층 및 불순물 비정질 규소층을 사진 식각하여, 게이트 절연막(140), 돌출부(154, 157)를 포함하는 복수의 선형 진성 반도체(151) 및 돌출부(도시하지 않은)를 포함하는 복수의 선형 불순물 반도체(161)를 형성한다.
다음으로, 금속층을 스퍼터링 따위로 적층하고 사진 식각하여 소스 전극(173) 및 끝 부분(179)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)을 형성한다. 이어서, 선형 불순물 반도체(161)에서 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 부분을 제거하여 돌출부(163)를 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161)와 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(154) 부분을 노출한다.
다음으로, 무기 절연막으로 이루어진 보호막(180)을 적층하고, 그 위에 유기 절연막(187)을 적층한 후, 사진 식각하여, 복수의 접촉 구멍(181, 182, 185)을 형성한다. 이 때, 반사 영역에 형성되어 있는 유기 절연막(187)을 슬릿 마스크를 이용하여 노광 및 현상함으로써, 유기 절연막(187) 요철 구조를 형성한다.
마지막으로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 투명 전극(192) 및 반사 전극(194)을 포함하는 화소 전극(191)과 접촉 보조 부재(181, 182)를 형성하는데, 이 에 대하여 도 4 내지 도 9를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 4를 참고하면, a-ITO 또는 a-IZO의 투명한 도전 물질층으로 이루어진 하부 도전막(190p)을 적층하고, 그 위에 알루미늄 또는 알루미늄-네오디뮴 합금의 반사성 금속으로 이루어진 상부 도전막(190q)를 적층한 후, 그 위에 제1 감광막(400)을 도포한다. 이때, 상부 도전막(190q)은 몰리브덴을 포함하는 제1막 및 알루미늄을 포함하는 제2막을 포함할 수 있다.
그 후, 노광 마스크(60)를 통하여 제1 감광막(400)에 빛을 조사한 후 현상하는데, 도 4의 위쪽에 이러한 사진 공정에 사용되는 노광 마스크(60)의 한 예가 도시되어 있다.
노광 마스크(60)는 기판(61)과 그 위에 형성되어 있는 불투명 부재(62)를 포함한다. 노광 마스크(60)와 기판(110)은 노광 마스크(60) 상의 불투명 부재(62)의 분포 정도에 따라 투광 영역(A), 반투광 영역(B) 및 차광 영역(C)으로 나눌 수 있다.
반투광 영역(B)에는 소정 값, 예를 들면 노광기의 분해능 이하의 너비를 가진 불투명 부재(62)가 소정 값 이하의 간격으로 배치되어 있으며 이를 슬릿(slit) 패턴이라 한다. 투광 영역(A)은 불투명 부재(62)가 전혀 없는 영역으로서 소정 값 이상의 너비를 가지며, 차광 영역(C)은 전체에 걸쳐 불투명 부재(62)로 덮여 있는 영역으로서 역시 소정 값 이상의 너비를 가진다.
반투광 영역(B)에 슬릿(slit) 패턴을 두는 대신 격자(lattice) 패턴 또는 투과율이 중간이거나 두께가 중간인 박막이 구비될 수도 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 노광 마스크(60)를 통하여 제1 감광막(400)에 빛을 조사한 후 현상하면, 현상된 제1 감광막(400)의 두께는 위치에 따라 다른데, 투광 영역(A)에 위치한 제1 감광막(400) 부분은 모두 제거되고, 반투광 영역(B)에 위치한 제1 감광막(400) 부분의 두께는 감소하고, 차광 영역(C)에서는 현상된 후에도 제1 감광막(400) 부분의 두께가 거의 줄지 않는다.
이 때, 반투광 영역(B)와 차광 영역(C)에서의 제1 감광막(400)의 두께의 비는 후속 공정에서의 공정 조건에 따라 다를 수 있는데, 반투광 영역(B)에서의 두께를 차광 영역(C)에서의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 6을 참조하면, 제1 감광막(400)을 식각 마스크로 하여, 투광 영역(A)에서 노출되어 있는 상부 도전막(190q) 및 하부 도전막(190p)을 차례로 제1 습식 식각(wet etching)하여 제거한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제1 감광막(400)을 베이킹(baking)하여 제1 감광막(400)을 리플로우하게 하여, 제2 감광막(400a)을 형성한다. 이때, 제2 감광막(400a)은 상부 도전막(190q) 및 하부 도전막(190p)의 측면에까지 형성된다.
베이킹은 대류식 방법 또는 직접 가열식 방법으로 수행된다. 대류식 방법은 대류식 오븐(convection oven)을 사용하고, 직접 가열식 방법은 핫플레이트(hot plate)를 사용할 수 있다. 대류식 오븐을 사용하는 경우, 오븐으로 공기를 가열하고 가열된 공기의 대류 현상에 의하여 제1 감광막(400)을 간접적으로 가열한다. 핫플레이트를 사용하는 경우, 제1 감광막(400)을 포함하는 기판(110)을 핫플레이트로 가열함으로써, 제1 감광막(400)을 직접적으로 가열한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서, 제1 감광막(400)의 소프트 베이킹은 대류식 방법을 이용하는 경우, 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도로 약 10분 내지 약 60분간 이루어질 수 있고, 직접 가열식 방법을 이용하는 경우, 약 100℃ 내지 약 270℃의 온도로 약 10초 내지 약 900초간 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 감광막(400a)을 애싱(ashing)하여, 반투광 영역(B)에 남아 있는 제2 감광막(400a) 부분을 제거하고, 차광 영역(C)에 배치되어 있는 제2 감광막(400a) 부분의 높이를 감소시킨다. 이때, 상부 도전막(190q) 및 하부 도전막(190p)의 측면에 형성되어 있는 제2 감광막(400a)의 높이도 함께 감소하여, 상부 도전막(190q)의 측면에 형성되어 있는 제2 감광막(400a)은 제거되고, 하부 도전막(190p)의 측면에만 남아있을 수도 있다.
그 후, 차광 영역(C)에 남아 있는 제2 감광막(400a) 부분을 식각 마스크로 하여, 상부 도전막(190q)을 제2 습식 식각하여 제거하여, 반투과 영역(B)에 하부 도전막(190p)을 남김으로써, 도 9에 도시한 바와 같이 투명 전극(192) 및 반사 전극(194)을 포함하는 화소 전극(191)과 접촉 보조 부재(181, 182)를 형성하고, 남아 있는 제2 감광막(400a) 부분을 제거한다.
이때, 제2 감광막(400a)은 하부 도전막(190p)의 측면에도 배치되어 있기 때문에, 제2 습식 식각 시, 식각액이 하부 도전막(190p)의 측면에는 침투하지 않게 된다. 따라서, 하부 도전막(190p)으로 이루어진 투명 전극(192)이 제2 습식 식각 시, 식각되어 제거되지 않는다. 따라서, 원하는 위치에 반사 전극(194) 및 투명 전극(192)을 형성할 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 도 10a 내지 도 10d, 그리고 도 11a 내지 도 11d를 참고로 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 도 10a를 참고하면, 하부 도전막(190p) 및 상부 도전막(190q) 위에 제1 감광막(400)이 형성되어 있는데, 제1 감광막(400)의 높이는 위치에 따라 다르다. 앞서 설명하였듯이, 투광 영역(A)의 하부 도전막(190p) 및 상부 도전막(190q)은 제1 감광막(400)을 식각 마스크로 하여 제거되어 있다. 반투광 영역(B) 및 차광 영역(C)에 배치되어 있는 제1 감광막(400)을 베이킹하여, 도 10b에 도시한 바와 같이 제2 감광막(400a)을 형성한다. 이때, 제2 감광막(400a)은 하부 도전막(190p) 및 상부 도전막(190q)의 측면에도 형성된다.
다음으로, 제2 감광막(400a)를 애싱하여, 도 10c에 도시한 바와 같이, 반투광 영역(B)에서 제2 감광막(400a)을 제거하고, 나머지 부분의 높이를 감소시킨다. 이때 상부 도전막(190q)의 측면에 배치되어 있는 제2 감광막(400a)는 제거되었지만, 하부 도전막(190q)의 측면에 배치되어 있는 제2 감광막(400a)은 남아 있게 된다.
마지막으로, 도 10d에 도시한 바와 같이, 차광 영역(C)과 하부 도전막(190p)의 측면에 배치되어 있는 제2 감광막(400a)을 마스크로 하여, 상부 도전막(190q)을 습식 식각하여 제거한다. 이때, 도 10d에 도시한 바와 같이 하부 도전막(190p)의 측면에는 제2 감광막(400a)이 남아 있기 때문에, 하부 도전막(190p)은 식각되지 않는다.
다음으로, 도 11a 내지 도 11b를 참고 하면, 앞서 설명한 바와 같은 방법으 로, 제1 감광막(400)을 베이킹하여, 리플로우시켜서 제2 감광막(400a)을 형성하고, 애싱한다. 도 11c를 참고하면, 애싱된 제2 감광막(400a)은 앞서 설명한 실시예와 달리 하부 도전막(190p)의 측면뿐만 아니라 상부 도전막(190q)의 측면에도 형성되어 있다.
한편, 상부 도전막(190q)은 제2 감광막(400a)을 마스크로 하여 습식 식각하여 제거된다. 습식 식각에 이용되는 식각액은 도 11c에서 화살표로 도시한 바와 같이 상부 도전막(190q)의 상부에 침투하여 상부 도전막(190q)을 식각하는데, 이때 식각은 등방성 식각으로 식각액이 침투하는 방향이 아래 방향뿐만 아니라 측면으로도 이루어진다. 따라서, 상부 도전막(190q)의 측면에 제2 감광막(400a)이 형성되어 있더라도, 상부 도전막(190q)의 측면까지 제거될 수 있으므로, 도 11d에 도시한 바와 같이, 측면에 제2 감광막(400a)이 형성되어 있는 상부 도전막(190q)도 제거될 수 있다.
이와 같이, 하나의 포토 마스크를 이용하여 투명 전극과 반사 전극을 포함하는 이중 구조의 화소 전극을 형성함과 동시에, 감광막을 베이킹으로 리플로우하여 도전층의 측면에도 형성함으로써, 이중 식각에 의한 투명 전극의 언더컷을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

  1. 기판 위에 투명 도전막을 적층하는 단계,
    상기 투명 도전막 위에 반사성 도전막을 적층하는 단계,
    상기 반사성 도전막 위에 위치에 따라 두께가 다른 제1 감광막을 형성하는 단계,
    상기 제1 감광막을 식각 마스크로 하여, 상기 반사성 도전막 및 상기 투명 도전막을 식각하여 제거하는 단계,
    상기 제1 감광막을 베이킹하여 리플로우시켜 제2 감광막을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 감광막을 식각 마스크로 하여 상기 반사성 도전막을 식각하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 베이킹은 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도로 약 10분 내지 약 60분간 이루어지는 액정 표시 장치 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 베이킹은 대류식 가열 방법으로 이루어지는 액정 표시 장치 제조 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 베이킹은 약 100℃ 내지 약 270℃의 온도로 약 10초 내지 약 900초간 이루어지는 액정 표시 장치 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 베이킹은 직접 가열 방식으로 이루어지는 액정 표시 장치 제조 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 제2 감광막은 상기 투명 도전막의 측면에 형성되어 있는 액정 표시 장치 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 감광막은 상기 반사성 도전막의 측면에 형성되어 있는 액정 표시 장치 제조 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 식각 단계는 습식 식각으로 이루어지는 액정 표시 장치 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 리플로우된 제2 감광막을 애싱하여 높이를 줄이는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 감광막 형성 단계는
    상기 감광막을 도포하는 단계, 그리고
    투광 영역, 반투광 영역 및 차광 영역을 가지는 마스크를 통하여 상기 감광막을 노광하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  11. 제1항에서,
    상기 투명 도전막은 비정질 인듐 주석 산화물 (amorphous indium tin oxide: a-ITO) 또는 비정질 인듐 아연 산화물(amorphous indium zinc oxide: a-IZO)을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  12. 제1항에서,
    상기 반사성 도전막은 알루미늄을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 반사성 도전막은 알루미늄-네오디뮴 합금을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  14. 제1항에서,
    상기 반사성 도전막은 몰리브덴을 포함하는 제1막과 알루미늄을 포함하는 제2막을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
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