KR20130011794A - 액정 표시장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하프톤 마스크(Half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정으로 보호층(PAS)과 픽셀 전극을 동시에 형성하여 제조 효율을 높임과 아울러, 리프트 오프(lift off) 공정에 의해 컨택홀 내에 형성된 픽셀 전극이 유실되는 것을 방지할 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내재화된 액정 표시장치의 제조방법에 있어서, TFT의 드레인과 접속되도록 형성된 데이터 컨택을 덮도록 층간 절연층 상에 제1 보호층을 형성하는 단계; 상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제1 보호층의 일부 영역을 제거하여 제1 컨택홀을 형성하는 단계; 상기 제1 보호층 상부의 픽셀 영역에 공통 전극을 형성하는 단계; 상기 공통 전극 상에 터치 센싱 라인을 형성하는 단계; 상기 공통 전극 및 상기 터치 센싱 라인을 덮도록 상기 제1 보호층 상에 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제2 보호층의 일부 영역을 제거하여 제2 컨택홀을 형성하는 단계; 및 상기 제2 보호층 상의 픽셀 영역에 핑거 형상을 가지도록 픽셀 전극을 형성하고, 상기 제1 컨택홀 및 상기 제2 컨택홀 내에 픽셀 전극을 형성하여 상기 데이터 컨택과 접속시키는 단계;를 포함하고, 상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀과 오버랩되고, 상기 제1 컨택홀보다 넓은 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시장치와 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 하프톤 마스크(Half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정으로 보호층(PAS)과 픽셀 전극을 동시에 형성하여 제조 효율을 높임과 아울러, 리프트 오프(lift off) 공정에 의해 컨택홀 내에 형성된 픽셀 전극이 유실되는 것을 방지할 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 표시장치 중에서 액정 표시장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
평판 표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 적용되고 있다. 이러한, 터치 스크린은 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 확대되고 있다.
최근에 들어 액정 표시장치에 터치 스크린의 적용에 있어서, 슬림(Slim)화를 위해 액정 패널에 터치 스크린이 내장된 형태로 개발이 이루어지고 있다. 특히, 하부기판에 형성된 공통 전극을 터치 센싱 전극으로 활용하는 인-셀 터치(in-cell touch) 타입의 액정 표시장치가 개발되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 1에서는 FFS(Fringe Field Switch) 모드의 TFT 어레이 기판(하부 기판) 구조를 나타내고 있으며, 인셀 터치 타입으로 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내장된 것을 도시하고 있다.
도 1에서는 컬러필터 어레이 기판(상부 기판) 및 액정층과, 액정 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부의 도시는 생략되었다.
TFT 어레이 기판에는 복수의 픽셀이 형성되며, 상기 복수의 픽셀 각각은 서로 교차하는 데이터 라인들(미도시)과 게이트 라인들(미도시)에 의해 정의된다.
상기 데이터 라인들과 상기 게이트 라인들이 교차되는 영역 마다 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성된다.
또한, 복수의 픽셀 각각은 공통 전극(Vcom electrode) 및 픽셀 전극(pixel electrode)을 포함한다. 도 1에서는 TFT 어레이 기판에 형성되는 복수의 픽셀 중에서 하나의 픽셀만을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 TFT 어레이 기판은 글래스 기판(10), 차광층(20, light shield), 버퍼층(22, buffer layer), TFT, 게이트 절연층(36, GI: gate insulator), 층간 절연층(40, ILD: Inter Layer Dielectric), 복수의 보호층(50, 80: PAS1, PAS2), 데이터 컨택(45, data contact), 공통 전극(60, Vcom electrode), 터치 센싱 라인(70, sensing line(3rd metal)) 및 픽셀 전극(90, pixel electrode)을 포함한다.
상기 TFT는 게이트 절연층(36)의 하부에 형성된 액티브(30), 소스(32), 드레인(34)과 게이트 절연층(36) 상부에 형성된 게이트(38)로 구성된다.
상기 데이터 컨택(45)은 상기 드레인(34)의 일부 영역이 노출되도록 제1 보호층(50) 및 제2 보호층(80)을 일부 영역이 식각되어 형성된 컨택홀에 금속 물질이 매립되어 형성된다. 상기 데이터 컨택(45)에 의해 TFT의 드레인(34)과 픽셀 전극(90)이 전기적으로 접속된다.
상기 터치 센싱 라인(70)은 픽셀들을 가로지르도록 공통 전극(60) 상부에 형성되어, 픽셀들의 공통 전극(60)을 연결시킨다.
여기서, 공통 전극(60)은 1 프레임 기간 중 표시 기간에는 공통 전압(Vcom)을 픽셀에 공급하는 기능을 수행하고, 비 표시 기간에는 터치의 검출을 위한 터치 센싱 전극의 기능을 수행하게 된다.
도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 층간 절연층(40) 포토 아크릴(photo acryl)로 제1 보호층(50, PAS1)을 형성하고, 데이터 컨택(45)과 중첩되는 영역을 식각하여 제1 컨택홀(55)을 형성한다. 이때, 제1 보호층(50)은 3um의 두께로 형성되며, 상기 제1 컨택홀(55)에 의해 데이터 컨택(45)의 상면이 노출된다.
이어서, 제1 보호층(50)의 상부 중에서 픽셀 영역에 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 공통 전극(60, Vcom electrode)을 형성한다.
이후, 공통 전극(60) 상부에 터치 센싱 라인(70)을 형성하여 인접한 픽셀들의 공통 전극(60)을 연결시킨다.
이어서, 공통 전극(60) 및 터치 센싱 라인(70)을 덮도록 제1 보호층(50) 상에 제2 보호층(80, PAS2)을 형성한다.
이어서, 하프톤 마스크(Half tone mask)를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정을 수행하여 데이터 컨택(45)의 상면이 노출되도록 제2 보호층(80, PAS2)을 식각하여 제2 컨택홀(85)을 형성한다.
이와 함께, 제2 보호층(80) 상에 포토레지스트(95, PR)를 도포하고, 픽셀 전극을 형성하기 위해 포토레지스트(95) 상에 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로 픽셀 전극 레이어를 형성한다.
이후, 픽셀 전극 레이어를 패터닝하고, 포토레지스트(95)를 애싱 한 후, 리프트 오프(Lift Off) 공정을 수행하여 핑거 형상으로 픽셀 전극(90)을 형성하게 된다.
이때, 하프톤 마스크의 하프톤 영역을 이용하여 제2 보호층(80) 상에 픽셀 전극(90)을 핑커 형태로 형성하게 된다. 그리고, 하프톤 마스크의 풀톤 영역을 이용하여 데이터 컨택(45)과 중첩되는 영역의 제2 보호층(80, PAS2)을 식각한다. 제2 컨택홀(85) 내에도 픽셀 전극(90)이 형성하여 데이터 컨택(45)과 픽셀 전극(90)을 컨택 시킨다.
상술한 제조방법에 의한 종래 기술에 따른 액정 표시장치는 제1 보호층(50)은 3um의 두께로 두껍게 형성되고, 포토레지스트(95)는 2um ~ 3um의 두께로 코팅된다.
포토레지스트(95)의 코팅 시, 평탄화 특성이 있기 때문에 풀톤 영역과 대응되는 부분은 포토레지스트(95)가 형성된 부분의 두께는 5um ~ 6um로 두꺼워 진다. 이때, 제조공정 중 픽셀 전극(90)을 형성하기 위해 도포된 포토레지스트(95)가 애싱 공정 시, 모두 제거되지 않고 컨택홀 내에 잔존할 수 있다.
구체적으로, 하프톤 영역의 타겟(target) 두께(0.5um ~ 1.0um)에 제1 보호층(50)의 두께(3um)가 더해져, 컨택홀의 측벽 부분에 포토레지스트(95)는 3.5um ~ 5.5um의 두께로 잔존하게 된다.
이렇게 포토레지스트(95)가 잔존하는 상태에서 리프트 오프 공정을 수행하면 컨택홀 내에서 포트레지스트(95)가 스트립 되면서 픽셀 전극(90)이 유실되는 문제점이 발생하게 된다.
포토레지스트(95)를 애싱 한 후, 리프트 오프 공정을 수행하면 컨택홀 내에 잔존하는 포토레지스트(95)가 제거되면서, 컨택홀에 형성된 픽셀 전극(90)도 함께 제거되어 데이터 컨택(45)과 픽셀 전극(90)이 단락되는 문제점이 있다.
또한, 제2 컨택홀(85)이 제1 컨택홀(55) 보다 작은 크기로 제1 컨택홀(55) 내에 형성되어 데이터 컨택(45)과 픽셀 전극(90)의 컨택 면적이 작게 형성되어 컨택 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
데이터 컨택(45)과 픽셀 전극(90)의 컨택 성능이 떨어지거나, 단락이 발생되면 해당 픽셀은 화상을 정상적으로 표시할 수 없는 심각한 불량이 발생된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하프톤 마스크(Half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정으로 보호층과 픽셀 전극을 동시에 형성하여 제조 효율을 높임과 아울러, 리프트 오프(lift off) 공정에 의해 컨택홀 내에 형성된 픽셀 전극의 유실을 방지할 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 컨택과 픽셀 전극의 컨택 성능을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 컨택과 픽셀 전극의 컨택이 단락되는 것을 방지할 수 있는 액정 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내재화된 액정 표시장치의 제조방법에 있어서, TFT의 드레인과 접속되도록 형성된 데이터 컨택을 덮도록 층간 절연층 상에 제1 보호층을 형성하는 단계; 상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제1 보호층의 일부 영역을 제거하여 제1 컨택홀을 형성하는 단계; 상기 제1 보호층 상부의 픽셀 영역에 공통 전극을 형성하는 단계; 상기 공통 전극 상에 터치 센싱 라인을 형성하는 단계; 상기 공통 전극 및 상기 터치 센싱 라인을 덮도록 상기 제1 보호층 상에 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제2 보호층의 일부 영역을 제거하여 제2 컨택홀을 형성하는 단계; 및 상기 제2 보호층 상의 픽셀 영역에 핑거 형상을 가지도록 픽셀 전극을 형성하고, 상기 제1 컨택홀 및 상기 제2 컨택홀 내에 픽셀 전극을 형성하여 상기 데이터 컨택과 접속시키는 단계;를 포함하고, 상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀과 오버랩되고, 상기 제1 컨택홀보다 넓은 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내재화된 액정 표시장치에 있어서, 글래스 기판 상에 형성된 게이트 절연층 및 층간 절연층을 관통하여 TFT의 드레인과 접속되도록 형성된 데이터 컨택; 상기 데이터 컨택을 덮도록 상기 층간 절연층 상에 형성된 제 1 보호층; 상기 제1 보호층 상의 픽셀 영역에 형성된 공통 전극; 상기 공통 전극 상에 형성된 터치 센싱 라인; 상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제1 보호층의 일부 영역이 제거되어 형성된 제1 컨택홀; 상기 공통 전극 및 상기 터치 센싱 라인을 덮도록 상기 제1 보호층 상에 형성된 제2 보호층; 상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 형성된 상기 제2 보호층의 일부 영역이 제거되어 형성된 제2 컨택홀; 상기 제2 보호층 상의 픽셀 영역에 핑거 형상을 가지도록 형성됨과 아울러, 상기 제1 컨택홀 및 상기 제2 컨택홀 내에 형성되어 상기 데이터 컨택과 접속된 픽셀 전극;을 포함하고, 상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀과 오버랩되고, 상기 제1 컨택홀보다 넓은 면적을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 하프톤 마스크(Half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정으로 보호층과 픽셀 전극을 동시에 형성하여 제조 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 리프트 오프(lift off) 공정에 의해 컨택홀 내에 형성된 픽셀 전극의 유실을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 데이터 컨택과 픽셀 전극의 컨택이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치와 이의 제조방법은 데이터 컨택과 픽셀 전극의 컨택 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 제1 컨택홀의 단차를 줄임으로써 제2 컨택홀 내에 픽셀 전극을 형성할 때, 리프트 오프 공정에 의해 컨택부 내에 형성되는 픽셀 전극이 유실되는 것을 방지할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 어떤 구조물(전극, 라인, 배선 레이어, 컨택)이 다른 구조물 '상부에 또는 상에' 및 '하부에 또는 아래에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석 되어야 한다.
아울러, 상기 '상부에 또는 상에' 및 '하부에 또는 아래에'라는 표현은 도면에 기초하여 본 발명의 구성 및 제조방법을 설명하기 위한 것이다. 따라서, 상기 '상부에 또는 상에' 및 '하부에 또는 아래에'라는 표현은 제조 공정 과정과 제조가 완료된 이후 구성에서 서로 상이할 수 있다.
액정 표시장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, 상기 IPS 모드와 상기 FFS 모드는 하부 기판 상에 픽셀 전극과 공통 전극을 배치하여 상기 픽셀 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
특히, 상기 IPS 모드는 상기 픽셀 전극과 공통 전극을 평행하게 교대로 배열함으로써 양 전극 사이에서 횡전계를 일으켜 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
이와 같은 IPS 모드는 상기 픽셀 전극과 상기 공통 전극 상측 부분에서 액정층의 배열이 조절되지 않아 그 영역에서 광의 투과도가 저하되는 단점이 있다.
이와 같은 IPS 모드의 단점을 해결하기 위해 고안된 것이 상기 FFS 모드이다. 상기 FFS 모드는 상기 픽셀 전극과 상기 공통 전극을 절연층을 사이에 두고 이격되도록 형성시킨다.
이때, 하나의 전극은 판(plate) 형상 또는 패턴으로 구성하고 다른 하나의 전극은 핑거(finger) 형상으로 구성하여 양 전극 사이에서 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
본 발명의 실시 예들에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 사용자의 터치 위치를 검출하는 터치 스크린이 내장된 인-셀 터치(in-cell touch) 타입의 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit) 및 구동 회로부를 포함하여 구성된다.
상기 구동 회로부는 타이밍 컨트롤러(T-con), 데이터 드라이버(D-IC), 게이트 드라이버(G-IC), 센싱 드라이버, 백라이트 구동부, 구동 회로들에 구동 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
여기서, 상기 구동 회로부의 전체 또는 일부는 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit, Chip On Film) 방식으로 액정 패널 상에 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 3에서는 FFS(Fringe Field Switch) 모드의 TFT 어레이 기판(하부 기판) 구조를 나타내고 있으며, 인셀 터치 타입으로 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내재화 된 것을 도시하고 있다.
도 3에서는 컬러필터 어레이 기판(상부 기판), 액정층, 백라이트 유닛 및 구동 회로부의 도시는 생략되었다.
TFT 어레이 기판에는 복수의 픽셀이 형성되며, 상기 복수의 픽셀 각각은 서로 교차하는 데이터 라인들(미도시)과 게이트 라인들(미도시)에 의해 정의된다.
상기 데이터 라인들과 상기 게이트 라인들이 교차되는 영역 마다 TFT(Thin Film Transistor)가 형성된다. 또한, 복수의 픽셀 각각은 공통 전극(Vcom electrode) 및 픽셀 전극(pixel electrode)을 포함한다. 도 3에서는 TFT 어레이 기판에 형성되는 복수의 픽셀 중에서 하나의 픽셀만을 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, TFT 어레이 기판은 글래스 기판(110), 차광층(120), 버퍼층(122, buffer layer), 게이트 절연층(136, gate insulator), 데이터 컨택(145, data contact), 층간 절연층(140, ILD: Inter Layer Dielectric), 제1 보호층(150), 공통 전극(160, Vcom electrode), 터치 센싱 라인(170), 제2 보호층(180), 픽셀 전극(190, Pixel electrode) 및 액티브(130), 소스(132), 드레인(134), 게이트(138)로 이루어진 TFT를 포함한다.
글래스 기판(110) 상부 중에서 TFT 영역에는 차광층(120)이 형성되고, 차광층(120)을 덮도록 버퍼층(122)이 형성된다. 차광층(120)은 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있고, 500Å의 두께를 가질 수 있다.
버퍼층(122)은 무기물, 일 예로서 SiO2, 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 2,000Å ~ 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
TFT 영역의 버퍼층(122) 상부 중에서 차광층(120)과 중첩되는 영역에 TFT의 액티브(130), 소스(132) 및 드레인(134)이 형성된다.
여기서, 액티브(130)는 저온 폴리실리콘(P-Si)으로 형성될 수 있으며, 500Å의 두께를 가질 수 있다. 소스(132) 및 드레인(134)은 액티브(130)의 반도체 레이어에 P 타입 또는 N 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
버퍼층(122)의 상부 전면에는 액티브(130), 소스(132) 및 드레인(134)을 덮도록 게이트 절연층(136)이 형성된다. 이때, 게이트 절연층(136)은 SiO2로 형성될 수 있으며, 1,300Å의 두께를 가질 수 있다.
한편, 게이트 절연층(136)은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 또는 MTO(Middle Temperature Oxide)를 CVD(Chemical Vapor Deposition)로 증착하여 형성될 수도 있다.
게이트 절연층(136)의 상부 중에서 액티브(130)와 중첩되는 영역에는 게이트(138)가 형성된다. 이때, 게이트(138)는 알루미늄(Al) 또는 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수 있으며, 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
이와 같이, 게이트 절연층(136)을 사이에 두고, 액티브(130), 소스(132), 드레인(134) 및 게이트(138)가 형성되어 TFT가 구성되게 된다.
게이트 절연층(136) 상부에는 게이트(138)를 덮도록 층간 절연층(140)이 형성된다.
이때, 층간 절연층(140)은 SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 6,000Å의 두께를 가질 수 있다. 다른 예로서, 층간 절연층(140)은 SiO2(3,000Å)/SiNx(3,000Å)의 구조로도 형성될 수도 있다.
드레인(134)의 상면이 노출되도록 게이트 절연층(136) 및 층간 절연층(140)의 일부가 식각되고, 데이터 컨택(145)이 드레인(134)과 접속되도록 형성된다.
이러한, 데이터 컨택(145)은 드레인(134)과 후술되는 픽셀 전극(190)을 접속시킨다. 이때, 데이터 컨택(145)은 6,000Å의 두께를 가지도록 형성되고, 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)몰리브덴(Mo)이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
층간 절연층(140) 상부에는 데이터 컨택(145)을 덮도록 제1 보호층(150, PAS1)이 형성된다. 이때, 제1 보호층(150)은 포토 아크릴(photo acryl)로 형성되며, 3um의 두께를 가진다.
제1 보호층(150)의 상부 중에서 픽셀 영역에는 공통 전극(160, Vcom electrode)이 형성된다.
이러한, 공통 전극(160)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로, 500Å의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
터치 센싱 라인(170)은 픽셀을 가로지르도록 공통 전극(160) 상부에 형성되어 인접한 픽셀들의 공통 전극(160)을 연결시킨다. 이를 통해, 공통 전극(160)이 비 표시 기간에 터치 센싱 전극의 기능을 가지게 된다.
여기서, 터치 센싱 라인(170)은 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 1,500Å 내지 2,000Å의 두께를 가질 수 있다. 한편, 터치 센싱 라인(170)은 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/ 몰리브덴(Mo)이 적층된 구조로도 형성될 수 있다.
이러한, 터치 센싱 라인(170)은 인접한 픽셀들의 공통 전극(160)을 연결하여 터치 블록을 구성시킨다. 이때, 터치 블록은 X축 방향의 터치 위치를 검출하기 위한 터치 로우 블록(touch row block)과, Y축 방향의 터치 위치를 검출하기 위한 터치 컬럼 블록(touch column block)로 구성된다.
터치 스크린이 사용자의 터치 위치를 검출하기 위해서는 X축 및 Y축의 좌표를 인식해야 함으로, 터치 로우 블록과 터치 컬럼 블록은 서로 컨택되지 않고 분리되어야 한다.
이를 위해, 터치 컬럼 블록의 터치 센싱 라인(170)은 TFT 어레이 기판의 데이터 라인과 중첩되도록 형성된 도전성 라인을 이용하여 Y축 방향으로 연결되어, Y축 방향에서 사용자의 터치 위치가 인식되도록 한다.
터치 로우 블록의 터치 센싱 라인(170)은 TFT 어레이 기판에 게이트 라인이 형성될 때 함께 형성된 게이트 메탈을 브릿지로 이용하여 터치 컬럼 블록과의 컨택을 피하고, X축 방향에서 사용자의 터치 위치가 인식되도록 한다.
이와 같이, 터치 로우 블록과 터치 컬럼 블록이 분리되도록 하여 X축 및 Y축 방향에서 사용자의 터치 위치가 검출되도록 한다.
제1 보호층(150) 상부에는 공통 전극(160) 및 터치 센싱 라인(170)을 덮도록 제2 보호층(180)이 형성된다. 이때, 제2 보호층(180)은 SiO2, 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 2,000Å ~ 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 보호층(150) 중에서 데이터 컨택(145)과 중첩되는 영역에는 제1 컨택홀(155)이 형성된다. 이때, 제1 컨택홀(155)은 4um*4㎛의 면적을 가지도록 형성된다.
제1 컨택홀(155)의 상부에는 제2 보호층(180)이 식각되어 제2 컨택홀(185)이 형성된다. 이때, 제2 컨택홀(155)은 4.8um*4.8㎛의 면적을 가지도록 형성된다.
제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)의 면적보다 크게 형성되며, 일 예로서, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)보다 면적이 44% 넓게 형성될 수 있다.
제2 보호층(180)의 상부 중에서 픽셀 영역에 픽셀 전극(190)이 핑커(finger) 형상으로 형성된다. 그리고, 제1 컨택홀(155) 및 제2 컨택홀(185) 내에 픽셀 전극(190)이 형성되어 데이터 컨택(145)과 접속된다. 이러한, 컨택 구조를 통해, 데이터 컨택(145)을 경유하여 TFT의 드레인(134)과 픽셀 전극(190)이 접속된다.
이때, 픽셀 전극(190)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로, 500Å의 두께를 가지도록 형성될 수 있다
상기 제2 보호층(180)과 상기 픽셀 전극(190)은 하나의 하프 톤 마스크(HTM: half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치는 1 프레임 기간 중 표시 기간에는 픽셀들의 픽셀 전극에 인가된 데이터 전압과 공통 전극에 인가된 공통 전압(Vcom)에 따라 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시한다.
그리고, 비 표시 기간에는 상기 터치 센싱 라인(170)에 의해 접속된 각 픽셀의 공통 전극(160)을 터치 센싱 전극으로 구동시켜 사용자의 터치에 따른 정전용량(Ctc)의 변화를 감지한다. 그리고, 사용자의 터치에 따른 터치 정전용량과 기준 정전용량을 비교하여 터치 위치(TS)를 검출한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치는 데이터 컨택과 픽셀 전극이 컨택되는 컨택부의 구조를 제외한 다른 부분은 상술한 제1 실시 예에 동일하다. 따라서, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치를 설명함에 있어, 상술한 제1 실시 예에 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 4를 참조하면, TFT 어레이 기판은 글래스 기판(110), 차광층(120), 버퍼층(122, buffer layer), 게이트 절연층(136, gate insulator), 데이터 컨택(145, data contact), 층간 절연층(140, ILD: Inter Layer Dielectric), 제1 보호층(150), 공통 전극(160, Vcom electrode), 터치 센싱 라인(170), 투명 전극 패턴(165), 메탈 패턴(175), 제2 보호층(180), 픽셀 전극(190, Pixel electrode) 및 액티브(130), 소스(132), 드레인(134), 게이트(138)로 이루어진 TFT를 포함한다.
데이터 컨택(145)은 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)을 경유하여 픽셀 전극(190)과 컨택된다.
구체적으로, 층간 절연층(140) 상부에는 데이터 컨택(145)을 덮도록 제1 보호층(150, PAS1)이 형성된다.
제1 보호층(150)의 상부 중에서 픽셀 영역에는 공통 전극(160, Vcom electrode)이 형성된다.
터치 센싱 라인(170)은 픽셀을 가로지르도록 공통 전극(160) 상부에 형성되어 인접한 픽셀들의 공통 전극(160)을 연결시킨다. 이를 통해, 공통 전극(160)이 비 표시 기간에 터치 센싱 전극의 기능을 가지게 된다.
제1 보호층(150) 상부에는 공통 전극(160) 및 터치 센싱 라인(170)을 덮도록 제2 보호층(180)이 형성된다. 이때, 제2 보호층(180)은 SiO2, 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 2,000Å ~ 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 보호층(150) 중에서 데이터 컨택(145)과 중첩되는 영역에는 제1 컨택홀(155)이 형성된다. 이때, 제1 컨택홀(155)은 4um*4㎛의 면적을 가지도록 형성된다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치는 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택 구조를 개선하기 위해, 제1 컨택홀(155) 내에서 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190) 사이에 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)을 형성하였다.
여기서, 투명 전극 패턴(165)은 공통 전극(160)을 형성하기 위해 제1 보호층(150) 상에 형성된 공통 전극 레이어를 패터닝하여 제1 컨택홀(155) 내에 형성된다.
그리고, 메탈 패턴(175)은 터치 센싱 라인(170)을 형성하기 위해 상기 공통 전극 레이어에 상에 형성된 메탈 레이어를 패터닝하여 제1 컨택홀(155) 내에 형성된다.
즉, 제1 보호층(150) 상부에 공통 전극(160)과 터치 센싱 라인(170)을 형성할 때, 픽셀 영역뿐만 아니라 제1 컨택홀(155) 내에도 공통 전극(160)과 터치 센싱 라인(170)을 패터닝하여 투명 전극 패턴(165)과 메탈 패턴(175)을 형성하게 된다.
이때, 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)은 공통 전압(Vcom) 및 별도의 신호가 인가되지 않도록 공통 전극(160)과 터치 센싱 라인(170)과는 플로팅(floating)하게 형성된다.
제1 컨택홀(155)의 메탈 패턴(175) 상부와 제1 보호층 (150) 상에는 제2 보호층(180)이 형성된다.
여기서, 메탈 패턴(175) 상부에는 제2 보호층(180)이 식각되어 제2 컨택홀(185)이 형성된다. 이때, 제2 컨택홀(155)은 4.8um*4.8㎛의 면적을 가지도록 형성된다.
제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)의 면적보다 크게 형성되며, 일 예로서, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)보다 면적이 44% 넓게 형성될 수 있다.
제2 보호층(180)의 상부 중에서 픽셀 영역에 픽셀 전극(190)이 핑커(finger) 형상으로 형성된다. 그리고, 제1 컨택홀(155) 및 제2 컨택홀(185) 내에도 픽셀 전극(190)이 형성된다.
즉, 픽셀 전극(190)은 제1 컨택홀(155) 내에 형성된 메탈 패턴(175) 상에 형성된다. 결과적으로, 픽셀 전극(190)은 메탈 패턴(175), 투명 전극 패턴(165)을 경유하여 데이터 컨택(145)과 접속된다.
이러한, 컨택 구조를 통해, TFT의 드레인(134)과 픽셀 전극(190)이 접속된다.
이와 같이, 제1 컨택홀(155) 내에 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)이 형성됨으로 인해 컨택부의 단차가 낮아지고, 제2 컨택홀(185) 내에 픽셀 전극(190)을 형성할 때 리프트 오프 공정에 의해 컨택부 내에 형성되는 픽셀 전극이 유실되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 보호층(180)과 상기 픽셀 전극(190)은 하나의 하프 톤 마스크(HTM: half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치는 공통 전극(160)과 픽셀 전극(190) 사이에서 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층의 배열을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 아울러, TFT 어레이 기판 내에 터치 스크린을 내재화시켜 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 제2 컨택홀(185)을 제1 컨택홀(155) 보다 큰 면적을 가지도록 외곽에 형성하여, 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택 면적 즉, 컨택부의 면적을 넓게 함으로써 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 하프톤 마스크를 이용하여 제2 보호층(180)과 픽셀 전극(190)을 동시에 형성하는 공정 중, 리프트 오프 공정에 의해 컨택부 내에 형성되는 픽셀 전극이 유실되는 것을 방지하여 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치는 제1 컨택홀(155) 내에 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)을 형성하여 컨택부의 단차를 줄임으로써, 제2 컨택홀(185) 내에 픽셀 전극(190)을 형성할 때, 리프트 오프 공정에 의해 컨택부 내에 형성되는 픽셀 전극의 유실 방지 효과를 더욱 높일 수 있다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 글래스 기판(110) 상에 몰리브덴(Mo)과 같이 광을 차단하는 금속 물질로 라이트 쉴드 메탈 레이어(light shield metal layer)를 형성한다.
이후, 마스크를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 및 습식 에칭(etching, 식각) 공정을 통해 상기 라이트 쉴드 메탈 레이어를 패터닝하여 TFT 영역에 차광층(120, light shield)을 형성한다. 이때, 상기 차광층(120)은 후속 공정에서 형성되는 TFT의 액티브(130)와 얼라인 되도록 형성된다.
도 5에서는 TFT 어레이 기판의 베이스로 글래스 기판(110)이 적용된 것을 일 예로 나타내고 있으나, 플라스틱 기판이 글래스 기판(110)을 대체할 수도 있다.
도 5에 도시하지는 않았지만, 상기 글래스 기판(110)에는 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 상호 교차하도록 형성되어 있다. 상기 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 교차되는 영역에 TFT가 형성되게 된다.
이후, 글래스 기판(110) 상부에 무기물, 일 예로서, SiO2 또는 SiNx로 버퍼층(122)을 형성한다. 이때, 버퍼층(122)은 2,000Å ~ 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
이후, 버퍼층(122) 상부 중에서 차광층(120)과 중첩되는 영역에 저온 폴리실리콘(P-Si) 또는 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 반도체 레이어를 형성한다.
이후, 마스크를 이용한 포토리소그래피 및 건식 에칭 공정을 통해 상기 반도체 레이어를 패터닝하여 TFT의 액티브(130)를 형성한다. 이때, 상기 액티브(130)는 500Å의 두께를 가질 수 있으며, 차광층(120)과 얼라인 되도록 형성된다.
이후, 액티브(130)를 덮도록 버퍼층(122)의 상부 전면에 SiO2로 게이트 절연층(136)을 형성한다. 이때, 게이트 절연층(136)은 1,300Å의 두께를 가질 수 있다.
한편, 게이트 절연층(136)은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 또는 MTO(Middle Temperature Oxide)를 CVD(Chemical Vapor Deposition)로 증착하여 형성될 수도 있다.
이후, 게이트 절연층(136)의 상부 중에서 액티브(130)와 중첩되는 영역에 알루미늄(Al) 또는 몰리브덴(Mo)으로 게이트(138)를 형성한다. 이때, 게이트(138)는 3,000Å의 두께를 가질 수 있다.
이후, 게이트(138)를 마스크로 이용하여 액티브(130)의 외곽에 P 타입 또는 N 타입의 불순물을 도핑하여 TFT의 소스(132) 및 드레인(134)을 형성한다.
이때, 상기 게이트(138)의 형성 시, 습식 에칭 공정 및 건식 에칭 공정을 수행하게 되는데, 습식 에칭 공정과 건식 에칭 공정 사이에 상기 액티브(130)를 N+ 또는 P+ 도핑한다.
상기 액티브(130) 상에 상기 게이트(138)이 형성되어 있음으로, 상기 액티브(130)의 전체 영역 중 상기 게이트(138)과 중첩되는 않은 영역에 불순물이 도핑되어 소스(132) 및 드레인(134)이 형성된다.
이와 같이, 게이트 절연층(136)을 사이에 두고, 액티브(130), 소스(132), 드레인(134) 및 게이트(138)가 형성되어 TFT가 구성되게 된다.
도 6을 참조하면, 게이트(138)를 덮도록 게이트 절연층(136) 상에 절연물질을 증착하여 층간 절연층(140, ILD: Inter Layer Dielectric)을 형성한다.
이때, 층간 절연층(140)은 SiO2 또는 SiNx로 형성될 수 있으며, 6,000Å의 두께를 가질 수 있다. 다른 예로서, 층간 절연층(140)은 SiO2(3,000Å)/SiNx(3,000Å)의 구조로도 형성될 수도 있다.
이후, 게이트 절연층(136) 및 층간 절연층(140)의 일부 영역을 식각하여 드레인(134)의 상면을 노출시키는 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내부에 금속 물질을 도포(트렌치 내부에 금속 물질 매립)한 후, 마스크를 이용한 포토리소그래피 및 습식 에칭 공정을 수행하여 드레인(134)과 접속되도록 데이터 컨택(145)을 형성한다.
이때, 데이터 컨택(145)은 6,000Å의 두께를 가지도록 형성되고, 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)몰리브덴(Mo)이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 이러한, 데이터 컨택(145)은 드레인(134)과 후술되는 픽셀 전극(190)을 접속시킨다.
도 7을 참조하면, 층간 절연층(140) 상부에 데이터 컨택(145)을 덮도록 제1 보호층(150, PAS1)을 형성한다. 이때, 제1 보호층(150)은 포토 아크릴(photo acryl)로 형성되며, 3um의 두께를 가진다.
이후, 제1 보호층(150)의 상부 중에서 픽셀 영역에는 공통 전극(160, Vcom electrode)을 형성한다.
이러한, 공통 전극(160)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로, 500Å의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
공통 전극(160) 상에 터치 센싱 라인(170)을 형성한다. 터치 센싱 라인(170)은 픽셀들을 가로지르도록 형성되어 인접한 픽셀들의 공통 전극(160)을 연결시킨다. 이를 통해, 공통 전극(160)이 비 표시 기간에 터치 센싱 전극의 기능을 가지게 된다.
여기서, 터치 센싱 라인(170)은 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 1,500Å ~ 2,000Å의 두께를 가질 수 있다. 한편, 터치 센싱 라인(170)은 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/ 몰리브덴(Mo)이 적층된 구조로도 형성될 수 있다.
이후, 제1 보호층(150) 중에서 데이터 컨택(145)과 중첩되는 영역을 식각하여 제1 컨택홀(155)을 형성한다. 이때, 제1 컨택홀(155)은 4um*4um의 면적을 가지도록 형성되고, 제1 컨택홀(155)에 의해 데이터 컨택(145)의 상면이 노출된다.
도 8을 참조하면, 데이터 컨택(145), 공통 전극(160) 및 터치 센싱 라인(170)을 덮도록 제1 보호층(150) 상에 제2 보호층(180)을 형성한다.
도 9를 참조하면, 제2 보호층(180) 상에 포토레지스트(195, PR)를 도포한다.
이후, 픽셀 전극을 형성하기 위해 포토레지스트(195) 상에 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로 픽셀 전극 레이어를 형성한다.
도 10을 참조하면, 하프톤 마스크(200, Half tone mask)를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정을 수행하여 데이터 컨택(145)의 상면이 노출되도록 제2 보호층(180)을 식각하여 제2 컨택홀(185)을 형성한다.
이때, 제2 컨택홀(155)은 4.8um*4.8㎛의 면적을 가지도록 형성된다. 즉, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)과 오버랩 되도록 형성되며, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)의 면적보다 크게 형성된다. 일 예로서, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)보다 면적이 44% 넓게 형성될 수 있다.
상기 제2 컨택홀(185)을 형성하는 공정을 이용하여 픽셀 전극 레이어를 패터닝하고, 포토레지스트(195)를 애싱 한 후, 리프트 오프(Lift Off) 공정을 수행하여 핑거(finger) 형상으로 픽셀 전극(190)을 형성하게 된다.
이때, 픽셀 전극(190)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로, 500Å의 두께를 가지도록 형성될 수 있다
여기서, 하프톤 마스크(200)의 하프톤 영역(220)을 이용하여 제2 보호층(180) 상에 픽셀 전극(190)을 핑커 형태로 형성하게 된다. 그리고, 하프톤 마스크(200)의 풀톤 영역(210, 또는 클리어 영역)을 통해 데이터 컨택(145)과 중첩되는 영역의 제2 보호층(180)을 식각하여 제2 컨택홀(185)을 형성한다. 하프톤 마스크(200)의 노멀 영역(230)의 포토레지스트(195)는 애싱 공정을 통해 제거된다.
상기 제2 보호층(180)과 상기 픽셀 전극(190)은 하나의 하프 톤 마스크(HTM: half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 제1 컨택홀(155) 및 제2 컨택홀(185) 내에 픽셀 전극(190)이 형성되어 데이터 컨택(145)과 접속된다. 이러한, 컨택 구조를 통해, 데이터 컨택(145)을 경유하여 TFT의 드레인(134)과 픽셀 전극(190)이 접속된다.
상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 제1 컨택홀(155)보다 넓은 면적을 가지도록 제2 컨택홀(188)을 형성함으로써, 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택 면적을 넓게 형성하여 컨택 성능을 높일 수 있다.
또한, 하프톤 마스크를 이용하여 제2 보호층(180)과 픽셀 전극(190)을 동시에 형성할 때 제1 컨택홀(155) 및 제2 컨택홀(185) 내에서 픽셀 전극(190)이 유실되는 것을 방지할 수 있다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 데이터 컨택(145)을 형성하는 제조공정 까지는 상술한 제1 실시 예와 동일하므로 도 5 내지 도 7에 도시된 제조공정의 설명을 참조하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 층간 절연층(140) 상부에 데이터 컨택(145)을 덮도록 제1 보호층(150, PAS1)을 형성한다. 이때, 제1 보호층(150)은 포토 아크릴(photo acryl)로 형성되며, 3um의 두께를 가진다.
이후, 제1 보호층(150) 중에서 데이터 컨택(145)과 중첩되는 영역을 식각하여 제1 컨택홀(155)을 형성한다. 이때, 제1 컨택홀(155)은 4um*4um의 면적을 가지도록 형성되고, 제1 컨택홀(155)에 의해 데이터 컨택(145)의 상면이 노출된다.
이후, 제1 보호층(150)의 상부에 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 공통 전극 레이어를 형성하고, 상기 공통 전극 레이어를 패터닝하여 픽셀 영역에 공통 전극(160, Vcom electrode)을 형성한다. 이때, 공통 전극(160)은 500Å의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 공통 전극(160)을 형성하는 공정 중에, 제1 컨택홀(155) 내에 공통 전극 레이어가 잔존하도록, 공통 전극 레이어를 패터닝 한다. 이를 통해, 제1 컨택홀(155) 내에서 데이터 컨택(145)과 접속하도록 투명 전극 패턴(165)이 형성된다.
이때, 투명 전극 패턴(165)은 제1 컨택홀(155) 내에서 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택 구조를 개선시키기 위한 것으로, 공통 전극(160)과 플로팅(floating)하게 형성되어 공통 전압(Vcom)이 공급되지는 않는다.
이후, 제2 보호층(180)을 덮도록 메탈 레이어를 형성한 후 패터닝하여, 공통 전극(160) 상에 터치 센싱 라인(170)을 형성한다. 터치 센싱 라인(170)은 픽셀들을 가로지르도록 형성되어 인접한 픽셀들의 공통 전극(160)을 연결시킨다. 이를 통해, 공통 전극(160)이 비 표시 기간에 터치 센싱 전극의 기능을 가지게 된다.
여기서, 터치 센싱 라인(170)은 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 1,500Å ~ 2,000Å의 두께를 가질 수 있다. 한편, 터치 센싱 라인(170)은 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/ 몰리브덴(Mo)이 적층된 구조로도 형성될 수 있다.
상기 터치 센싱 라인(170)을 형성하는 공정 중에 제1 컨택홀(155) 내에 메탈 레이어가 잔존하도록, 메탈 레이어를 패터닝 한다. 이를 통해, 제1 컨택홀(155) 내에서 투명 전극 패턴(165)과 접속하도록 메탈 패턴(175)이 형성된다. 이때, 메탈 패턴(175)은 별도의 신호가 인가되지 않도록 터치 센싱 라인(170)과는 플로팅 하게 형성된다.
이와 같이, 제1 보호층(150) 상부에 공통 전극(160)과 터치 센싱 라인(170)을 형성할 때, 픽셀 영역뿐만 아니라 제1 컨택홀(155) 내에도 공통 전극(160)과 터치 센싱 라인(170)을 패터닝 한다. 이를 통해, 제1 컨택홀(155) 내에 투명 전극 패턴(165)과 메탈 패턴(175)을 형성함으로써 제1 컨택홀(155)의 단차를 줄일 수 있다.
도 12를 참조하면, 공통 전극(160), 터치 센싱 라인(170) 및 제1 컨택홀(155)을 덮도록 제1 보호층(150) 상에 제2 보호층(180)을 형성한다.
도 13을 참조하면, 제2 보호층(180) 상에 포토레지스트(195, PR)를 도포한다.
이후, 픽셀 전극을 형성하기 위해 포토레지스트(195) 상에 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide) 물질로 픽셀 전극 레이어를 형성한다.
도 14를 참조하면, 하프톤 마스크(200, Half tone mask)를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정을 수행하여 데이터 컨택(145) 상에 형성된 메탈 패턴(175)의 상면이 노출되도록 제2 보호층(180)을 식각하여 제2 컨택홀(185)을 형성한다.
이때, 제2 컨택홀(155)은 4.8um*4.8㎛의 면적을 가지도록 형성된다. 즉, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)과 오버랩 되도록 형성되며, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)의 면적보다 크게 형성된다. 일 예로서, 제2 컨택홀(185)은 제1 컨택홀(155)보다 면적이 44% 넓게 형성될 수 있다.
상기 제2 컨택홀(185)을 형성하는 공정을 이용하여 픽셀 전극 레이어를 패터닝하고, 포토레지스트(195)를 애싱 한 후, 리프트 오프(Lift Off) 공정을 수행하여 핑거(finger) 형상으로 픽셀 전극(190)을 형성하게 된다.
여기서, 하프톤 마스크(200)의 하프톤 영역(220)을 이용하여 제2 보호층(180) 상에 픽셀 전극(190)을 핑커 형태로 형성하게 된다. 그리고, 하프톤 마스크(200)의 풀톤 영역(210, 또는 클리어 영역)을 통해 데이터 컨택(145)과 중첩되는 영역의 제2 보호층(180)을 식각하여 제2 컨택홀(185)을 형성한다. 하프톤 마스크(200)의 노멀 영역(230)의 포토레지스트(195)는 애싱 공정을 통해 제거된다.
상기 제2 보호층(180)과 상기 픽셀 전극(190)은 하나의 하프 톤 마스크(HTM: half tone mask)를 이용한 단일 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 제1 컨택홀(155) 내에 형성된 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)을 경유하여 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)이 컨택되도록 한다.
이러한, 컨택 구조를 통해, TFT의 드레인(134)과 픽셀 전극(190)이 접속시키고, 제1 컨택홀(155)보다 넓은 면적을 가지도록 제2 컨택홀(188)을 형성함으로써, 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택 면적을 넓게 형성하여 컨택 성능을 높일 수 있다.
하프톤 마스크를 이용하여 제2 보호층(180)과 픽셀 전극(190)을 동시에 형성하는 공정 중, 리프트 오프 공정에 의해 컨택부 내에 형성되는 픽셀 전극이 유실되는 것을 방지하여 데이터 컨택(145)과 픽셀 전극(190)의 컨택이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 제1 컨택홀(155) 내에 투명 전극 패턴(165) 및 메탈 패턴(175)을 형성하여 컨택부의 단차를 줄임으로써, 제2 컨택홀(185) 내에 픽셀 전극(190)을 형성할 때, 리프트 오프 공정에 의해 컨택부 내에 형성되는 픽셀 전극의 유실 방지 효과를 더욱 높일 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 액정 표시장치의 제조방법은 TFT 어레이 기판의 제조 시, 하나의 하프 톤 마스크로 제2 보호층과 픽셀 전극을 동시에 형성함으로써, 컨택부의 얼라인 마진을 높일 수 있다.
또한, 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 적용하여 TFT를 형성함으로써, TFT의 구동 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 글래스 기판 120: 차광층
122: 버퍼층 130: 액티브
132: 소스 134: 드레인
136: 게이트 절연층 138: 게이트
140: 층간 절연층 145: 데이터 컨택
150: 제1 보호층 155: 제1 컨택홀
160: 공통 전극 165: 투명 전극 패턴
170: 터치 센싱 라인 175: 메탈 패턴
180: 제2 보호층 185: 제2 컨택홀
190: 픽셀 전극 200: 하프톤 마스크
210: 풀톤 영역 220: 하프톤 영역
230: 노멀 영역

Claims (13)

  1. 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내재화된 액정 표시장치의 제조방법에 있어서,
    TFT의 드레인과 접속되도록 형성된 데이터 컨택을 덮도록 층간 절연층 상에 제1 보호층을 형성하는 단계;
    상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제1 보호층의 일부 영역을 제거하여 제1 컨택홀을 형성하는 단계;
    상기 제1 보호층 상부의 픽셀 영역에 공통 전극을 형성하는 단계;
    상기 공통 전극 상에 터치 센싱 라인을 형성하는 단계;
    상기 공통 전극 및 상기 터치 센싱 라인을 덮도록 상기 제1 보호층 상에 제2 보호층을 형성하는 단계;
    상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제2 보호층의 일부 영역을 제거하여 제2 컨택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 보호층 상의 픽셀 영역에 핑거 형상을 가지도록 픽셀 전극을 형성하고, 상기 제1 컨택홀 및 상기 제2 컨택홀 내에 픽셀 전극을 형성하여 상기 데이터 컨택과 접속시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀과 오버랩되고, 상기 제1 컨택홀보다 넓은 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀보다 면적이 44% 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 컨택홀은 4um*4㎛의 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 컨택홀은 4.8um*4.8㎛의 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 라인은 픽셀들을 가로지르도록 형성되어 인접한 픽셀들의 공통 전극을 연결시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  6. 상기 제 1 항에 있어서,
    하프톤 마스크를 이용한 단일 마스크 공정으로 상기 제2 컨택홀 및 상기 픽셀 전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공통 전극을 형성하는 단계에서, 상기 공통 전극을 형성하기 위한 공통 전극 레이어를 이용하여 상기 제1 컨택홀 내에 투명 전극 패턴을 형성시키고,
    상기 터치 센싱 라인을 형성하는 단계에서, 상기 터치 센싱 라인을 형성하기 위한 메탈 레이어를 이용하여 상기 제1 컨택홀 내의 투명 전극 패턴 상에 메탈 패턴을 형성시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 컨택홀 내에 상기 투명 전극 패턴 및 상기 메탈 패턴을 형성하여 상기 제1 컨택홀의 단차를 줄이는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
  9. 터치 스크린이 TFT 어레이 기판에 내재화된 액정 표시장치에 있어서,
    글래스 기판 상에 형성된 게이트 절연층 및 층간 절연층을 관통하여 TFT의 드레인과 접속되도록 형성된 데이터 컨택;
    상기 데이터 컨택을 덮도록 상기 층간 절연층 상에 형성된 제 1 보호층;
    상기 제1 보호층 상의 픽셀 영역에 형성된 공통 전극;
    상기 공통 전극 상에 형성된 터치 센싱 라인;
    상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 상기 제1 보호층의 일부 영역이 제거되어 형성된 제1 컨택홀;
    상기 공통 전극 및 상기 터치 센싱 라인을 덮도록 상기 제1 보호층 상에 형성된 제2 보호층;
    상기 데이터 컨택의 상면이 노출되도록 형성된 상기 제2 보호층의 일부 영역이 제거되어 형성된 제2 컨택홀;
    상기 제2 보호층 상의 픽셀 영역에 핑거 형상을 가지도록 형성됨과 아울러, 상기 제1 컨택홀 및 상기 제2 컨택홀 내에 형성되어 상기 데이터 컨택과 접속된 픽셀 전극;을 포함하고,
    상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀과 오버랩되고, 상기 제1 컨택홀보다 넓은 면적을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 컨택홀은 상기 제1 컨택홀보다 면적이 44% 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 라인은 픽셀들을 가로지르도록 형성되어 인접한 픽셀들의 공통 전극을 연결시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 컨택과 상기 픽셀 전극 사이에 형성된 투명 전극 패턴 및 메탈 패턴을 더 포함하고,
    상기 투명 전극 패턴은 상기 공통 전극을 형성하기 위한 공통 전극 레이어를 이용하여 상기 제1 컨택홀 내에 형성되고,
    상기 메탈 패턴은 상기 터치 센싱 라인을 형성하기 위한 메탈 레이어를 이용하여 상기 제1 컨택홀 내의 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 컨택홀 내에 상기 투명 전극 패턴 및 상기 메탈 패턴이 형성되어 상기 제1 컨택홀의 단차가 감소되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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