KR20160090948A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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박홍식
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있고, 제1 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 배치되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있고, 상기 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 선형 반도체층, 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있고, 상기 선형 반도체층과 분리되어 있으며, 상기 게이트 전극과 중첩되어 있는 섬형 반도체층, 상기 선형 반도체층 위에 배치되어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 데이터선, 상기 섬형 반도체층 위에 배치되어 있으며, 서로 분리되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 데이터선 및 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 데이터선의 일부를 노출하는 데이터선 노출구를 포함하는 층간 절연막, 상기 층간 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 데이터선 노출구를 통하여 평면상 상기 게이트선의 상부 및 하부에 배치되어 있는 상기 데이터선에 서로 연결되어 있는 연결 부재, 그리고 상기 층간 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 연결 부재와 분리되어 있는 화소 전극을 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 소스 전극과 직접 연결되어 있고, 상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 직접 연결되어 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 배치되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)는 액정 표시 장치의 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 스위칭 소자로 사용된다. 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판은 박막 트랜지스터와 이에 연결되어 있는 화소 전극, 박막 트랜지스터에 게이트 신호를 전달하는 게이트선과 데이터 신호를 전달하는 데이터선 등을 포함한다.
박막 트랜지스터는 게이트선과 연결되어 게이트 신호를 전달받는 게이트 전극, 게이트 전극 위에 형성되는 반도체층, 반도체층 위에 형성되고 데이터선과 연결되어 데이터 신호를 전달 받는 소스 전극, 소스 전극과 이격되어 형성되고 화소 전극과 연결되는 드레인 전극을 포함한다. 이때, 게이트선, 게이트 전극, 데이터선, 소스 전극, 드레인 전극 등은 금속 배선으로 이루어진다.
금속 배선은 고속으로 영상 신호를 처리하기 위해 저저항의 구리 배선을 이용할 수 있는데, 높은 해상도의 표시 장치를 구현하기 위해서는 배선의 두께를 두껍게 형성할 수 있다.
이 때, 구리 배선의 두께를 두껍게 형성하면, 구리 배선 두께의 의해 박막 트랜지스터의 채널부에 위치하는 소스 전극 및 드레인 전극의 미세 패턴의 구현이 어려울 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구리 배선을 포함하는 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 채널부에 위치하는 전극의 미세 패턴을 구현하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있고, 제1 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 배치되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있고, 상기 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 선형 반도체층, 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있고, 상기 선형 반도체층과 분리되어 있으며, 상기 게이트 전극과 중첩되어 있는 섬형 반도체층, 상기 선형 반도체층 위에 배치되어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 데이터선, 상기 섬형 반도체층 위에 배치되어 있으며, 서로 분리되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 데이터선 및 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 데이터선의 일부를 노출하는 데이터선 노출구를 포함하는 층간 절연막, 상기 층간 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 데이터선 노출구를 통하여 평면상 상기 게이트선의 상부 및 하부에 배치되어 있는 상기 데이터선에 서로 연결되어 있는 연결 부재, 그리고 상기 층간 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 연결 부재와 분리되어 있는 화소 전극을 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 소스 전극과 직접 연결되어 있고, 상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 직접 연결되어 있다.
상기 게이트선은 게이트 하부막 및 상기 게이트 하부막 위에 배치되어 있는 게이트 상부막을 포함하고, 상기 데이터선은 데이터 하부막 및 상기 데이터 하부막 위에 배치되어 있는 데이터 상부막을 포함하고, 상기 소스 전극은 소스 하부막 및 상기 소스 하부막 위에 배치되어 있는 소스 상부막을 포함하고, 상기 드레인 전극은 드레인 하부막 및 상기 드레인 하부막 위에 배치되어 있는 드레인 상부막을 포함할 수 있다.
상기 게이트 상부막 및 상기 데이터 상부막은 구리 또는 구리 합금으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 연결 부재, 상기 소스 상부막, 상기 드레인 상부막 및 상기 화소 전극을 동일한 재료로 이루어져 있을 수 있다.
상기 소스 상부막은 상기 연결 부재로부터 연장되어 있을 수 있다.
상기 드레인 상부막은 상기 화소 전극으로부터 연장되어 있을 수 있다.
상기 게이트 하부막, 상기 데이터 하부막, 상기 소스 하부막 및 상기 드레인 하부막은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 층간 절연막은 상기 섬형 반도체층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 중첩하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 섬형 반도체층 위에 배치되어 있는 채널 보호막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 채널 보호막 위에 배치되어 있는 간격재를 더 포함하고, 상기 채널 보호막 및 상기 간격재는 평면 모양이 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 배치되어 있는 차광 부재 및 색필터, 상기 차광 부재 및 상기 색필터 위에 배치되어 있는 공통 전극, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 제1 방향으로 뻗어 있고, 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 및 상기 제1 기판 위에 게이트 절연막, 반도체층, 데이터 하부 금속층 및 데이터 상부 금속층을 차례로 형성하는 단계, 상기 반도체층, 상기 데이터 하부 금속층 및 상기 데이터 상부 금속층을 식각하여 상기 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 선형 반도체층, 상기 게이트선과 중첩하지 않고, 상기 선형 반도체층 위에 위치하는 데이터선, 그리고 상기 선형 반도체층과 분리되며, 상기 게이트 전극과 중첩하는 섬형 반도체층을 형성하고, 상기 섬형 반도체층과 중첩하는 상기 데이터 상부 금속층을 제거하는 단계, 상기 게이트선 절연막 및 상기 데이터선 위에 데이터선의 일부를 노출하는 데이터선 노출구를 포함하며, 상기 섬형 반도체층과 중첩하지 않는 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 층간 절연막 및 상기 섬형 반도체층과 중첩하는 상기 데이터 하부 금속층 위에 화소 금속층을 형성하는 단계, 그리고 상기 화소 금속층 및 상기 섬형 반도체층과 중첩하는 상기 데이터 하부 금속층을 식각하여 상기 데이터선 노출구를 통하여 상기 게이트선의 평면상 상부 및 하부에 형성된 상기 데이터선에 서로 연결되어 있는 연결 부재, 상기 연결 부재와 분리되어 있는 화소 전극, 그리고 상기 섬형 반도체층 위치하고, 서로 분리된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 섬형 반도체층 위에 채널 보호막을 형성하는 단계 및 상기 채널 보호막 위에 간격재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 박막 트랜지스터의 채널부에 위치하는 소스 전극 및 드레인 전극은 두꺼운 구리 금속층을 포함하지 않으므로, 박막 트랜지스터의 채널부에서 소스 전극 및 드레인 전극을 미세 패턴으로 구현할 수 있다.
또한, 두꺼운 구리 금속층을 포함하는 데이터선이 두꺼운 구리 금속층을 포함하는 게이트선과 중첩하지 않으므로, 게이트선의 단차로 인한 크랙 등으로 인한 데이터선의 단선 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
그러면, 도 1 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 간략하게 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100), 제2 표시판(200), 그리고 제1 및 제2 표시판(100, 200) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다.
우선, 제1 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121)이 배치되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 주로 가로 방향(X축 방향)으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 평면상 상부 방향으로 돌출되어 있는 복수의 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 게이트 패드(129)를 포함한다.
게이트선(121), 게이트 전극(124) 및 게이트 패드(129)는 각각 게이트 하부막(121p, 124p, 129p) 및 게이트 하부막(121p, 124p, 129p) 위에 배치되어 있는 게이트 상부막(121q, 124q, 129q)를 포함한다. 게이트 하부막(121p, 124p, 129p)은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 또한, 게이트 상부막(121q, 124q, 129q)은 구리(Cu) 또는 구리 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 여기서, 게이트 상부막(121q, 124q, 129q)의 두께는 게이트 하부막(121p, 124p, 129p)의 두께에 비해 더 두껍다.
게이트선(121) 및 제1 기판(110) 위에 게이트 절연막(140)이 배치되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등의 무기 절연 물질로 이루어져 있을 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에 복수의 선형 반도체층(151) 및 복수의 섬형 반도체층(154)이 배치되어 있다.
선형 반도체층(151) 및 섬형 반도체층(154)은 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소(polysilicon)으로 이루어져 있을 수 있다. 또한, 선형 반도체층(151) 및 섬형 반도체층(154)은 산화물 반도체로 이루어져 있을 수도 있다.
선형 반도체층(151)은 주로 세로 방향(Y축 방향)으로 뻗어 있으며, 게이트선(121)과 중첩되지 않는다. 즉, 선형 반도체층(151)은 게이트선(121) 부근에서 끊어져 있다. 섬형 반도체층(154)은 선형 반도체층(151)과 분리되어 있으며, 게이트 전극(124)과 중첩되어 있다.
각 선형 반도체층(151) 위에는 선형 저항성 접촉 부재(161)가 배치되어 있고, 각 섬형 반도체층(154)에는 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)가 배치되어 있다.
선형 저항성 접촉 부재(161) 및 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 또는 실리사이드(silicide)로 이루어져 있을 수 있다.
선형 저항성 접촉 부재(161)는 게이트선(121)과 중첩되지 않는다. 즉, 선형 저항성 접촉 부재(161)는 게이트선(121) 부근에서 끊어져 있다. 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)는 서로 분리되어 있는 제1 섬형 저항성 접촉 부재(163) 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165)를 포함한다.
한편, 선형 반도체층(151) 및 섬형 반도체층(154)이 산화물 반도체로 이루어질 경우, 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)은 생략 가능하다.
선형 저항성 접촉 부재(161) 위에 데이터선(171)이 배치되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며, 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 데이터 패드(179)를 포함한다. 데이터선(171)은 게이트선(121)과 중첩되지 않는다. 즉, 데이터선(171)은 게이트선(121) 부근에서 끊어져 있다.
데이터선(171) 및 데이터 패드(179)는 각각 데이터 하부막(171p, 179p) 및 데이터 하부막(171p, 179p) 위에 배치되어 있는 데이터 상부막(171q, 179q)를 포함한다. 데이터 하부막(171p, 179p)은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 또한, 데이터 상부막(171q, 179q)은 구리(Cu) 또는 구리 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 여기서, 데이터 상부막(171q, 179q)의 두께는 데이터 하부막(171p, 179p)의 두께에 비해 더 두껍다.
데이터선(171) 및 게이트 절연막(140) 위에 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)이 차례로 배치되어 있다.
제1 층간 절연막(180p)은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있고, 제2 층간 절연막(180q)은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 제2 층간 절연막(180q)은 상부면이 평탄화되어 있다. 또한, 제2 층간 절연막(180q)은 게이트 패드(129) 및 데이터 패드(179)가 배치된 부분에는 배치되지 않는다.
제1 층간 절연막(180p), 제2 층간 절연막(180q) 및 게이트 절연막(140)에는 게이트 패드(129)의 일부를 노출하는 게이트 패드 노출구(181)가 배치되어 있다. 또한, 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)에는 데이터 패드(179)의 일부를 노출하는 데이터 패드 노출구(182) 및 데이터선(171)의 일부를 노출하는 데이터선 노출구(183)가 배치되어 있다.
제2 층간 절연막(180q) 위에 연결 부재(172), 제1 접촉 보조 부재(81), 제2 접촉 보조 부재(82) 및 화소 전극(191)이 배치되어 있다. 연결 부재(172), 제1 접촉 보조 부재(81), 제2 접촉 보조 부재(82) 및 화소 전극(191)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 금속 물질로 이루어질 수 있다.
연결 부재(172)는 데이터선 노출구(183)를 통하여 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 평면상 게이트선(121)의 상부 및 하부에 위치한 데이터선(171)을 서로 연결한다. 제1 접촉 보조 부재(81)는 게이트 패드 노출구(181)를 통하여 게이트 패드(129)와 연결되어 있다. 제2 접촉 보조 부재(82)는 데이터 패드 노출구(182)를 통하여 데이터 패드(179)와 연결되어 있다.
제1 섬형 저항성 접촉 부재(163) 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165)위에 각각 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 배치되어 있다.
소스 전극(173)은 소스 하부막(173p) 및 소스 하부막(173p) 위에 배치되어 있는 소스 상부막(173q)을 포함한다. 소스 상부막(173q)은 연결 부재(172)로부터 연장되어 있다. 즉, 소소 전극(173)은 연결 부재(172)를 통하여 데이터선(171)과 연결되어 있다.
드레인 전극(175)은 드레인 하부막(175p) 및 드레인 하부막(175p) 위에 배치되어 있는 드레인 상부막(175q)을 포함한다. 드레인 상부막(175q)은 화소 전극(191)으로부터 연장되어 있다. 즉, 드레인 전극(175)은 화소 전극(191)에 연결되어 있다.
소스 하부막(173p) 및 드레인 하부막(175p)은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr) 등의 금속 및 이들의 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 또한, 소스 상부막(173q) 및 드레인 상부막(175q)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 금속 물질로 이루어져 있을 수 있다.
선형 저항성 접촉 부재(161)는 데이터선(171)과 선형 반도체층(151) 사이의 접촉 저항을 낮추고, 제1 섬형 저항성 접촉 부재(163) 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)과 섬형 반도체층(154) 사이의 접촉 저항을 낮춘다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 섬형 반도체층(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 섬형 반도체층(154)에 형성된다.
한편, 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)은 섬형 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)과 중첩하지 않는다. 즉, 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)의 경계와 섬형 반도체층(154), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 경계는 서로 이격되어 있다.
소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 노출된 섬형 반도체층(154) 위에 채널 보호막(188)이 배치되어 있다. 채널 보호막(188)은 박막 트랜지스터의 채널(channel)을 보호하는 역할을 하며, 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등의 무기 절연 물질로 이루어져 있을 수 있다.
채널 보호막(188) 위에 간격재(330)가 배치되어 있다. 간격재(330)는 유기 절연 물질 또는 감광성이 있는 유기 절연 물질로 이루어져 있을 수 있다. 간격재(330)와 채널 보호막(188)은 평면 모양이 서로 동일할 수 있다.
이어서, 제2 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 기판(210) 위에 차광 부재(220), 색필터(230) 및 공통 전극(270)이 배치되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 영역을 구획하고, 색필터(230)는 차광 부재(220)가 구획한 영역에 배치되어 있다. 공통 전극(270)은 차광 부재(220) 및 색필터(230) 위에 배치되어 있다.
한편, 색필터(230) 및 공통 전극(270) 사이에는 덮개막이 배치되어 있을 수 있다. 이 경우, 덮개막은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 이에 한정되지 않고, 차광 부재(220) 및 색필터(230)는 제1 표시판(100)에 위치할 수도 있다.
간격재(330)는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200) 사이의 거리를 일정하게 유지하는 역할을 한다.
화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 표시 영역(D)의 외부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가 받는다.
전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 화소 전극(191) 및 공통 전극(270) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 기울어진다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 기울기에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.
한편, 제1 및 제2 표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 배치되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 그러나, 편광자는 제1 및 제2 표시판(100, 200) 중 어느 하나의 바깥쪽 면에만 배치될 수도 있다.
이와 같이, 데이터선(171)은 두꺼운 구리 금속층을 포함하고, 박막 트랜지스터의 채널부 측, 섬형 반도체층(154) 위에 위치하는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 두꺼운 구리 금속층을 포함하지 않으므로, 박막 트랜지스터의 채널부에서 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 미세 패턴으로 구현할 수 있다.
또한, 두꺼운 구리 금속층을 포함하는 데이터선(171)이 두꺼운 구리 금속층을 포함하는 게이트선(121)과 중첩하지 않으므로, 게이트선(121)의 단차로 인한 크랙(crack) 등으로 인한 데이터선(171)의 단선 불량을 방지할 수 있다.
그러면, 도 6 내지 도 16 및 도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 제1 기판(110) 위에 게이트 전극(124) 및 게이트 패드(129)를 포함하는 게이트선(121)을 형성한다.
게이트선(121)은 제1 기판(110) 위에 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 사용하여 게이트 하부 금속층을 형성한 후, 게이트 하부 금속층 위에 구리(Cu) 또는 구리 합금을 사용하여 게이트 상부 금속층을 형성한 다음, 게이트 하부 금속층 및 게이트 상부 금속층을 동시에 식각하여 형성한다. 이에, 게이트선(121), 게이트 전극(124) 및 게이트 패드(129)는 각각 게이트 하부막(121p, 124p, 129p) 및 게이트 하부막(121p, 124p, 129p) 위에 형성된 게이트 상부막(121q, 124q, 129q)를 포함한다.
이어, 게이트선(121) 및 제1 기판(110) 위에 게이트 절연막(140), 반도체층(150), 저항성 접촉층(160), 데이터 하부 금속층(170p) 및 데이터 상부 금속층(170q)을 차례로 형성한다.
게이트 절연막(140)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등의 무기 절연 물질을 사용하여 형성하고, 반도체층(150)은 수소화 비정질 규소또는 다결정 규소를 사용하여 형성하고, 저항성 접촉층(160)은 형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 또는 실리사이드를 사용하여 형성한다. 데이터 하부 금속층(170p) 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 사용하여 형성하고, 데이터 상부 금속층(170q)는 구리(Cu) 또는 구리 합금을 사용하여 형성한다.
도 9 내지 도 11을 참고하면, 반도체층(150), 저항성 접촉층(160), 데이터 하부 금속층(170p) 및 데이터 상부 금속층(170q)을 식각하여 선형 반도체층(151), 섬형 반도체층(154), 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 데이터 패드(179)를 포함하는 데이터선(171)을 형성한다.
선형 반도체층(151)은 게이트선(121)과 중첩하지 않고, 섬형 반도체층(154)은 선형 반도체층(151)과 분리되며, 게이트 전극(124)과 중첩한다.
선형 반도체층(151) 위에는 선형 저항성 접촉 부재(161)이 형성되고, 선형 저항성 접촉 부재(161) 위에는 데이터선(171)이 형성된다. 데이터선(171) 및 데이터 패드(179)는 각각 데이터 하부막(171p, 179p) 및 데이터 하부막(171p, 179p) 위에 형성된 데이터 상부막(171q, 179q)를 포함한다. 여기서, 데이터선(171) 또한 게이트선(121)과 중첩하지 않는다.
이 때, 섬형 반도체층(154)과 중첩하는 데이터 상부 금속층(170q)만 제거된다. 이에, 섬형 반도체층(154) 위에는 저항성 접촉층(160) 및 데이터 하부 금속층(170p)이 남아 있게 된다.
도 12 내지 도 14를 참고하면, 게이트 절연막(140) 및 데이터선(171) 위에 제1 층간 절연막(180p)을 형성한 후, 제1 층간 절연막(180p) 위에 제2 층간 절연막(180q)을 형성한다.
제1 층간 절연막(180p)은 무기 절연 물질을 사용하여 형성하고, 제2 층간 절연막(180q)은 유기 절연 물질을 사용하여 형성한다. 제2 층간 절연막(180q)의 상부면은 평탄화되고, 제2 층간 절연막(180q)은 게이트 패드(129) 및 데이터 패드(179)가 배치된 부분에는 형성되지 않는다.
또한, 제1 층간 절연막(180p), 제2 층간 절연막(180q) 및 게이트 절연막(140)에 게이트 패드(129)의 일부를 노출하는 게이트 패드 노출구(181)를 형성한다.
또한, 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)에 데이터 패드(179)의 일부를 노출하는 데이터 패드 노출구(182) 및 데이터선(171)의 일부를 노출하는 데이터선 노출구(183)를 형성한다.
또한, 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)은 섬형 반도체층(154) 위에 형성된 데이터 하부 금속층(170p)과 중첩하지 않는다. 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)의 경계와 데이터 하부 금속층(170p)의 경계는 서로 이격되어 있다. 이에, 이 후 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 위한 식각 시, 데이터 하부 금속층(170p)이 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)의 하부에 존재하지 않으므로, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 서로 쇼트(short)되는 불량의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 데이터 하부 금속층(170p)은 섬형 반도체층(154) 위에 형성된 데이터 하부 금속층(170p)을 노출하기 위한 제1 층간 절연막(180p) 및 제2 층간 절연막(180q)의 식각 시, 섬형 반도체층(154)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이어, 제1 층간 절연막(180p), 제2 층간 절연막(180q) 및 섬형 반도체층(154)과 중첩하는 데이터 하부 금속층(170p) 위에 화소 금속층(190)을 형성한다.
화소 금속층(190)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 금속 물질을 사용하여 형성한다.
도 15, 도 4 및 도 5를 참고하면, 화소 금속층(190)을 식각하여 화소 전극(191), 연결 부재(172), 제1 접촉 보조 부재(81) 및 제2 접촉 보조 부재(82)를 형성한다.
연결 부재(172)는 데이터선 노출구(183)를 통하여 데이터선(171)과 연결되고, 평면상 게이트선(121)의 상부 및 하부에 위치한 데이터선(171)을 서로 연결한다.
제1 접촉 보조 부재(81)는 게이트 패드 노출구(181)를 통하여 게이트 패드(129)와 연결되고, 제2 접촉 보조 부재(82)는 데이터 패드 노출구(182)를 통하여 데이터 패드(179)와 연결된다.
한편, 화소 금속층(190)의 식각 시, 섬형 반도체층(154) 위에 형성된 저항성 접촉층(160) 및 데이터 하부 금속층(170p) 또한 동시에 식각한다. 이에, 섬형 반도체층(154)의 일부가 노출된다.
이 때, 저항성 접촉층(160)이 식각되어 제1 섬형 저항성 접촉 부재(163) 및 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165)를 형성한다. 또한, 데이터 하부 금속층(170p) 및 데이터 하부 금속층(170p) 위에 형성된 화소 금속층(190)이 식각되어 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성된다.
소스 전극(173)은 제1 섬형 저항성 접촉 부재(163) 위에 형성되며, 소스 하부막(173p) 및 소스 하부막(173p) 위에 형성된 소스 상부막(173q)을 포함한다. 소스 상부막(173q)은 연결 부재(172)로부터 연장된다. 즉, 소소 전극(173)은 연결 부재(172)를 통하여 데이터선(171)과 연결된다.
드레인 전극(175)은 제2 섬형 저항성 접촉 부재(165) 위에 형성되며, 드레인 하부막(175p) 및 드레인 하부막(175p) 위에 형성된 드레인 상부막(175q)을 포함한다. 드레인 상부막(175q)은 화소 전극(191)으로부터 연장된다. 즉, 드레인 전극(175)은 화소 전극(191)에 연결된다.
소스 하부막(173p) 및 드레인 하부막(175p)은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr) 등의 금속 및 이들의 합금으로 이루질 수 있다. 또한, 소스 상부막(173q) 및 드레인 상부막(175q)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 금속 물질로 이루어질 수 있다.
도 16을 참고하면, 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 노출된 섬형 반도체층(154) 위에 채널 보호막(188) 및 채널 보호막(188) 위에 간격재(330)를 형성하여 제1 표시판(100)을 형성한다.
채널 보호막(188)은 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 등의 무기 절연 물질을 사용하여 형성하고, 간격재(330)는 유기 절연 물질 또는 감광성이 있는 유기 절연 물질을 사용하여 형성한다.
채널 보호막(188) 및 간격재(330)은 화소 전극(191), 제2 층간 절연막(180q), 연결 부재(172), 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 노출된 섬형 반도체층(154) 위에 무기 절연 물질층 및 유기 절연 물질층을 차례로 형성한 후, 무기 절연 물질층 및 유기 절연 물질층을 동시에 식각하여 형성한다. 즉, 동일한 마스크를 사용하여 채널 보호막(188) 및 간격재(330)를 형성한다.
도 3을 참고하면, 제2 기판(210) 위에 차광 부재(220), 색필터(230) 및 공통 전극(270)을 형성하여 제2 표시판(200)을 형성하고, 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)을 합착한 후, 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200) 사이에 액정 물질을 주입하여 액정층(3)을 형성한다. 또한, 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200)에 액정 물질을 적하하여 액정층(3)을 형성한 후, 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)을 합착할 수도 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.
100: 제1 표시판 110: 제1 기판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
151: 선형 반도체층 154: 섬형 반도체층
171: 데이터선 172: 연결 부재
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180p, 180q: 제1 및 제2 층간 절연막
188: 채널 보호막 191: 화소 전극
200: 제2 표시판 210: 제2 기판
220: 차광 부재 230: 색필터
270: 공통 전극 330: 간격재

Claims (20)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 배치되어 있고, 제1 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극을 포함하는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 배치되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있고, 상기 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 선형 반도체층,
    상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있고, 상기 선형 반도체층과 분리되어 있으며, 상기 게이트 전극과 중첩되어 있는 섬형 반도체층,
    상기 선형 반도체층 위에 배치되어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 데이터선,
    상기 섬형 반도체층 위에 배치되어 있으며, 서로 분리되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극,
    상기 데이터선 및 상기 게이트 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 데이터선의 일부를 노출하는 데이터선 노출구를 포함하는 층간 절연막,
    상기 층간 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 데이터선 노출구를 통하여 평면상 상기 게이트선의 상부 및 하부에 배치되어 있는 상기 데이터선에 서로 연결되어 있는 연결 부재, 그리고
    상기 층간 절연막 위에 배치되어 있으며, 상기 연결 부재와 분리되어 있는 화소 전극을 포함하고,
    상기 연결 부재는 상기 소스 전극과 직접 연결되어 있고, 상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 직접 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트선은 게이트 하부막 및 상기 게이트 하부막 위에 배치되어 있는 게이트 상부막을 포함하고,
    상기 데이터선은 데이터 하부막 및 상기 데이터 하부막 위에 배치되어 있는 데이터 상부막을 포함하고,
    상기 소스 전극은 소스 하부막 및 상기 소스 하부막 위에 배치되어 있는 소스 상부막을 포함하고,
    상기 드레인 전극은 드레인 하부막 및 상기 드레인 하부막 위에 배치되어 있는 드레인 상부막을 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 게이트 상부막 및 상기 데이터 상부막은 구리 또는 구리 합금으로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 연결 부재, 상기 소스 상부막, 상기 드레인 상부막 및 상기 화소 전극을 동일한 재료로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 소스 상부막은 상기 연결 부재로부터 연장되어 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 드레인 상부막은 상기 화소 전극으로부터 연장되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 게이트 하부막, 상기 데이터 하부막, 상기 소스 하부막 및 상기 드레인 하부막은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금으로 이루어져 있는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 층간 절연막은 상기 섬형 반도체층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 중첩하지 않는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 섬형 반도체층 위에 배치되어 있는 채널 보호막을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 채널 보호막 위에 배치되어 있는 간격재를 더 포함하고,
    상기 채널 보호막 및 상기 간격재는 평면 모양이 동일한 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 배치되어 있는 차광 부재 및 색필터,
    상기 차광 부재 및 상기 색필터 위에 배치되어 있는 공통 전극, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되어 있는 액정층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제1 기판 위에 제1 방향으로 뻗어 있고, 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 및 상기 제1 기판 위에 게이트 절연막, 반도체층, 데이터 하부 금속층 및 데이터 상부 금속층을 차례로 형성하는 단계,
    상기 반도체층, 상기 데이터 하부 금속층 및 상기 데이터 상부 금속층을 식각하여 상기 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 뻗어 있으며, 상기 게이트선과 중첩하지 않는 선형 반도체층, 상기 게이트선과 중첩하지 않고, 상기 선형 반도체층 위에 위치하는 데이터선, 그리고 상기 선형 반도체층과 분리되며, 상기 게이트 전극과 중첩하는 섬형 반도체층을 형성하고, 상기 섬형 반도체층과 중첩하는 상기 데이터 상부 금속층을 제거하는 단계,
    상기 게이트선 절연막 및 상기 데이터선 위에 데이터선의 일부를 노출하는 데이터선 노출구를 포함하며, 상기 섬형 반도체층과 중첩하지 않는 층간 절연막을 형성하는 단계,
    상기 층간 절연막 및 상기 섬형 반도체층과 중첩하는 상기 데이터 하부 금속층 위에 화소 금속층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 화소 금속층 및 상기 섬형 반도체층과 중첩하는 상기 데이터 하부 금속층을 식각하여 상기 데이터선 노출구를 통하여 상기 게이트선의 평면상 상부 및 하부에 형성된 상기 데이터선에 서로 연결되어 있는 연결 부재, 상기 연결 부재와 분리되어 있는 화소 전극, 그리고 상기 섬형 반도체층 위치하고, 서로 분리된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 게이트선은 게이트 하부막 및 상기 게이트 하부막 위에 배치되어 있는 게이트 상부막을 포함하고,
    상기 데이터선은 데이터 하부막 및 상기 데이터 하부막 위에 배치되어 있는 데이터 상부막을 포함하고,
    상기 소스 전극은 소스 하부막 및 상기 소스 하부막 위에 배치되어 있는 소스 상부막을 포함하고,
    상기 드레인 전극은 드레인 하부막 및 상기 드레인 하부막 위에 배치되어 있는 드레인 상부막을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 게이트 상부막, 상기 데이터 상부막 및 상기 데이트 상부 금속층은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 소스 상부막, 상기 드레인 상부막은 상기 연결 부재 및 상기 화소 전극와 동일한 재료로 이루어지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 소스 상부막은 상기 연결 부재로부터 연장되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 드레인 상부막은 상기 화소 전극으로부터 연장되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 게이트 하부막, 상기 데이터 하부 금속층, 상기 데이터 하부막, 상기 소스 하부막 및 상기 드레인 하부막은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금으로 이루어지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제12항에서,
    상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 섬형 반도체층 위에 채널 보호막을 형성하는 단계 및
    상기 채널 보호막 위에 간격재를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 채널 보호막 및 상기 간격재는 평면 모양이 동일한 액정 표시 장치의 제조 방법.
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