KR20170050691A

KR20170050691A - 표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170050691A
Application number: KR1020150152550A
Authority: KR
Inventors: 배상현; 정상철; 이태형; 임창택
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR102400278B1

Abstract

본 발명은 다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널영역 및 더미영역(NA)과 상기 더미영역(NA)의 외곽에 정의된 얼라인 키영역(KA)이 정의된 기판의 패널영역에 구비된 블랙 매트릭스패턴 및 더미영역의 외곽에 구비된 블랙 매트릭스 얼라인키를 형성하여 표시장치를 구성한다. 이와 같이, 본 발명은 평탄화막의 포토 공정을 추가하여 하부 패턴 키 영역을 오픈시킴으로써 얼라인/오버레이 키 인식이 가능하도록 하여 4 면이 보더리스(borderless) 제품 구현이 가능하다.

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATIION THE SAME}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 4면이 보더리스 (borderless) 제품 구현을 위해 칼라필터 기판 측이 백라이트에 부착되는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

정보화 사회의 발전에 따라, 시각적 정보를 표시하기 위하여 종래의 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하여, 여러 가지 평판 표시장치가 주목을 받고 있으며, 이러한 평판표시장치들로는 PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Device), LCD(Liquid Crystal Display Device), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등이 있다.

이와 같은 평판 표시장치들은 일반적으로 유리로 이루어진 두 개의 글래스 기판이 서로 대향하여 합착되고 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소(Pixel)가 구비된 평판 표시패널을 포함하여 구성된다.

특히, 액정표시소자(Liquid Crystal Display device)는 투과형 평판표시장치로서, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 전자기기에 널리 적용되고 있다. 이러한 액정표시소자는 경박단소화가 가능하고 고화질을 구현할 수 있다는 점에서 다른 평판표시장치에 비해 현재 많은 실용화가 이루어지고 있는 실정이다.

더욱이, 디지털TV나 고화질TV, 벽걸이용 TV에 대한 요구가 증가함에 따라 TV에 적용할 수 있는 대면적 액정표시소자에 대한 연구가 더욱 활발히 이루어지고 있다.

일반적으로 액정표시소자는 액정분자를 동작시키는 방법에 따라 몇 가지 방식으로 나누어질 수 있지만, 현재에는 반응속도가 빠르고 잔상이 적다는 점에서 주로 액티브매트릭스(active matrix) 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 액정표시소자가 주로 사용되고 있다.

이러한 액정표시소자는 하부기판 (즉, 박막 트랜지스터 기판)과 이 하부기판에 대향하여 배치되는 상부기판 (즉, 칼러필터 기판) 및 이들 사이에 개재되는 액정층으로 구성되는데, 특히 하부기판에 각각 박막 트랜지스터가 형성되는 복수의 화소가 배열되어 실제 화상을 구현하는 표시영역과 상기 표시영역 외곽에 형성되어 표시영역내에 신호를 인가하는 구동소자 및 링크라인이 형성되는 패드영역으로 구성된다.

여기서, 패드영역은 실제 화상이 구현되지 않고 블랙매트릭스나 케이스 등에 의해 가려지는 영역으로, 이 영역을 통상적으로 베젤(Bezel)이라 한다.

상술한 바와 같이 베젤에는 구동소자 및 링크라인 등이 형성되기 때문에, 상기 베젤의 면적을 감소시키는데에는 한계가 있었다.

최근에는 상기 베젤의 면적을 최소화하여 전체 액정표시소자의 면적을 감소시키고 외관을 아름답게 하는 연구들이 제안되고 있는데, 이러한 연구들 중에서 표시영역내에 신호를 인가하는 구동소자 및 링크라인 등의 구성 요소들이 배치되는 박막 트랜지스터 기판과 칼라필터 기판을 뒤집어서 칼라필터 기판 측을 백라이트에 부착하여 4 면이 보더리스(Borderless), 즉 베젤이 없이 박막 트랜지스터 기판의 전체 면적을 표시영역으로 사용하는 제품을 구현하기 위한 FOT(Flip Over TFT) 구조가 제안되고 있다.

이러한 기존의 베젤이 없는 제품을 구현하기 위해 제안된 기존의 표시장치에 대해 도 1 내지 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 평면을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로서, 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 박막 트랜지스터 기판을 구비한 표시장치는 크게 다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널영역과, 상기 다수의 패널을 제외한 나머지 영역인 더미영역(NA)으로 구분되고, 상기 더미영역(NA)의 외곽에는 얼라인 키영역(KA)이 형성된다.

도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 박막 트랜지스터 기판을 구비한 표시장치는, 기판, 즉 하부기판(10) 상에 화소영역(PA)을 한정하는 블랙 매트릭스패턴(12a)이 형성되고, 상기 기판(10)의 더미영역(NA)의 외곽에는 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b)가 형성된다.

그리고, 상기 블랙 매트릭스패턴(12a)과 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b)를 포함한 기판(10) 전면에 SOG(Spin On Grass)막(14)이 형성된다. 이때, 상기 블랙 매트릭스패턴(12a)과 SOG막(14)은 종래기술에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조를 형성하기 위해 반드시 필요한 구성요소이다.

상기 SOG막(14) 위의 화소영역(PA)에는 게이트 전극(16a)이 형성되고, 더미영역(NA)의 외곽에는 게이트 얼라인 키(16b)가 형성된다.

그리고, 상기 게이트 전극(16a) 및 게이트 얼라인 키(16b)를 포함한 SOG막(14) 위에는 게이트 절연막(22)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(22) 위에는 반도체층(24)이 형성된다.

상기 반도체층(24) 위에는 패시베이션막(26)이 형성되고, 상기 패시베이션막 (26)에는 상기 반도체층(24)을 각각 노출시키는 소스 콘택홀(미도시) 및 드레인 콘택홀(미도시)이 각각 형성된다.

상기 패시베이션막(26) 상에는 상기 소스 콘택홀(미도시) 및 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 반도체층(24)에 각각 연결되고 서로 이격된 소스전극(28) 및 드레인 전극(30)이 형성된다. 이때, 상기 게이트 전극(16a), 반도체층(24), 소스전극 (28) 및 드레인 전극(30)은 박막 트랜지스터(T)를 구성한다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 소스전극(28) 및 드레인 전극 (30) 상에는 평탄화막(미도시)과, 화소전극(미도시)이 형성되어 상기 드레인 전극(30)과 연결된다.

한편, 상기 하부기판(10)과 대향하여 배치되는 상부기판(미도시)에는 칼라필터층(미도시)과 오버코트층(미도시)이 형성되며, 이들 하부기판(10)과 상부기판(미도시) 사이에는 액정층(미도시)이 개재됨으로써, 종래기술에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조의 표시장치가 형성된다.

이와 같이, 종래기술에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조의 표시장치 제조방법에 대해 도 3a 내지 3d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 3d는 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 단면도들이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 기판, 즉 하부기판(10) 상에 화소영역(PA)을 한정하는 블랙 매트릭스패턴(12a)과, 상기 기판(10)의 더미영역(NA)의 외곽에 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b)를 각각 형성한다.

그런 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스패턴(12a)과 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b)를 포함한 기판(10) 전면에 SOG(Spin On Grass)막(14)을 형성한다. 이때, 상기 블랙 매트릭스패턴(12a)과 SOG막(14)은 종래기술에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조에 있어 금속층 시감 차 개선을 위해 반드시 필요한 층들이다.

이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 SOG막(14) 상에 게이트 전극용 게이트 금속층(16)을 증착하고, 그 위에 포토레지스트막(18)을 도포한다.

그런 다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 광차단부(20a)와 투과부(20b)로 이루어진 노광 마스크(20)을 통해 상기 포토레지스트막(18)에 노광 공정을 진행한다.

이어, 노광 공정을 진행한 후 현상 공정을 통해 노광된 포토레지스트막(18) 부분을 제거하여 포토레지스트막패턴 (미도시)을 형성하고, 이어 포토레지스트막패턴을 식각 마스크로 상기 게이트 금속층(16)을 식각하여 화소영역(PA)에 게이트 전극(16a)을 형성하고, 상기 더미영역 (NA)에는 게이트 얼라인 키(16b)을 형성한다.

그런 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 이후 공정들로서 화소전극을 형성하는 공정과, 상부기판에 칼라필터층 및 오버코트층을 형성하는 공정 등을 실시함으로써 종래기술에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조의 표시장치 제조공정을 완료한다.

이와 같이, 종래기술에 따른 FOT 구조의 표시장치를 제조함에 있어, 게이트 전극을 형성하기 위한 포토 공정 진행시에 블랙매트릭스 얼라인 키(12b)와 게이트 얼라인 키(16b) 간에 오버레이 인식 문제가 발생한다.

도 4는 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 형성된 정렬키들 측정시의 불량을 개략적으로 나타낸 도면이다.

특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 블랙매트릭스 얼라인 키(12b)와 게이트 얼라인 키(16b)의 오버레이 측정시에 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b) 부분의 경계가 흐려 오버레이 측정이 어렵게 된다.

이는 얼라인/오버레이 키 인식이 하부의 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b)의 주변부와의 단차로 인식을 하지만, 상부 평탄화막, 즉 SOG막이 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b) 상부에 형성됨으로 인해 단차가 감소되어 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b)의 인식이 되지 않게 됨으로써 블랙 매트릭스 얼라인 키(12b) 부분의 경계가 흐려 측정이 불가능하게 된다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 평탄화막의 포토 공정을 추가하여 하부 패턴 키 영역을 오픈시킴으로써 얼라인/오버레이 키 인식이 가능하도록 하여 4면이 보더리스(borderless) 제품 구현이 가능한 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널영역 및 더미영역(NA)과 상기 더미영역(NA)의 외곽에 정의된 얼라인 키영역 (KA)이 정의된 기판과, 상기 기판상의 패널영역에 구비된 블랙 매트릭스패턴 및 더미영역의 외곽에 구비된 블랙 매트릭스 얼라인키와, 상기 블랙 매트릭스 얼라인키를 제외한 상기 블랙 매트릭스패턴을 포함한 기판상에 배치된 평탄화막이 구비된 표시장치를 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 평탄화막으로는 SOG(Spin On Grass), 유기 절연물질 또는 무기 절연물질을 포함할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 얼라인키 위에 게이트 얼라인 키가 직접 구비될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 위에 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극이 구비되고, 상기 기판과 대향하여 칼라필터층이 구비된 칼라필터 기판이 배치되며, 이들 사이에 액정층이 구비될 수 있다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 다른 측면에서, 다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널영역 및 더미영역(NA)과 상기 더미영역(NA)의 외곽에 정의된 얼라인 키영역 (KA)이 정의된 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판상의 패널영역에 블랙 매트릭스패턴 및 더미영역의 외곽에 블랙 매트릭스 얼라인키를 각각 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스 얼라인키를 제외한 상기 블랙 매트릭스패턴을 포함한 기판상에 평탄화막을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법을 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 평탄화막으로는 SOG(Spin On Grass), 유기 절연물질 또는 무기 절연물질을 포함할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 얼라인키 위에 게이트 얼라인 키를 직접 형성할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 평탄화막을 형성한 후 이를 노광 공정을 통해 패터닝하여 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키를 노출시킬 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 위에 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 기판과 대향하여 칼라필터층이 구비된 칼라필터 기판을 배치하는 단계와, 이들 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 표시장치 및 그 제조방법은 평탄화막인 SOG막에 포토 공정을 추가하여 하부의 블랙 매트릭스 얼라인 키를 오픈함으로써 블랙매트릭스 얼라인 키 주변부와의 명암 차이에 의해 얼라인/오버레이 키 인식이 가능하게 된다.

그리고, 본 발명은 평탄화막인 SOG막에 포토 공정을 추가하여 하부의 블랙 매트릭스 얼라인 키를 오픈시켜 얼라인/오버레이 키 인식이 가능하게 되므로 현미경 이미지 라인이 선명해지고, 쓰레솔드(threshold) 단차 차이가 증가함으로써 장비의 키 인식 확률이 증가하게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 평면을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로서, 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3d는 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 단면도들이다.
도 4는 종래기술에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 형성된 정렬키들 측정시의 불량을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 평면을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 8i는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치의 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 단면도들이다.
도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치 제조공정에 있어서, 블랙 매트릭스 얼라인 키와 게이트 얼라인 키를 제조하는 공정에 대해 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 10은 본 발명에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 형성된 정렬키들 측정시의 키의 인식 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치에 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 평면을 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조의 표시장치는 하부기판(110)과 이 하부기판(110)에 대향하여 배치되는 상부기판(150) 및 이들 하부기판(110)과 상부기판(150) 사이에 개재되는 액정층(미도시)을 포함한다.

여기서, 상기 하부기판(110)의 표면적은 상기 상부기판(150)의 표면적보다 크며, 이 하부기판(110)의 표면적은 표시 영역(DA)으로 사용된다. 특히, 표시영역 (DA)은 기존에 표시영역내에 신호를 인가하는 구동소자 및 링크라인이 형성되는 패드영역을 포함한다.

그리고, 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조의 표시장치는 크게 다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널과, 상기 다수의 패널을 제외한 나머지 영역인 더미영역(NA)으로 구분되고, 상기 더미영역(NA)의 외곽에는 얼라인 키영역(KA)이 형성된다.

상기 더미영역(NA)의 외곽에 형성된 얼라인 키영역(KA)은 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)와 게이트 얼라인 키(116b)를 포함한다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치는, 화소영역(PA)과 더미영역(NA)이 정의된 하부기판(110) 상에 블랙 매트릭스패턴(112a)과 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)가 형성된다. 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)은 화소영역(PA)에 위치하며, 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)는 더미영역(NA)에 위치한다.

그리고, 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)을 포함한 하부기판(110) 상에 평탄화막패턴(114a)이 형성된다. 이때, 상기 평탄화막패턴(114a)은 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b) 위에는 형성되지 않는다. 상기 평탄화막패턴(114a)으로는 SOG (Spin On Grass), 유기절연물질 또는 무기 절연물질이 사용된다. 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)과 평탄화막패턴(114a)은 본 발명에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조에서 금속층 시감 차 개선을 위해 반드시 필요한 층들이다.

상기 평탄화막패턴(114a)의 두께(미도시, 도 9d의 T2)는 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)의 두께(미도시, 도 9d의 T1)와 단차(ΔH)를 갖는다.

따라서, 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b) 부분이 오픈(open)되어 있음으로써 주변부, 즉 평탄화막패턴(114a)와의 단차로 인해 명암 차가 발생하여 이후에 형성되는 금속패턴 형성시에 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)의 인식이 가능하게 된다.

상기 평탄화막패턴(114a) 위에는 게이트 전극(118a)이 형성되고, 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키(118b) 상에 게이트 얼라인 키(118b)가 형성된다.

그리고, 상기 게이트 전극(118a) 및 게이트 얼라인 키(118b)를 포함한 하부기판 전면에 게이트 절연막(124)이 형성된다.

상기 게이트 전극(118a) 위의 게이트 절연막(124) 위에는 반도체층(126)이 형성된다.

그리고, 상기 반도체층(126)을 포함한 게이트 절연막(124) 위에는 하부 패시베이션막(128)이 형성된다.

상기 하부 패시베이션막(128)에는 상기 반도체층(126)을 각각 이격되어 노출시키는 소스 콘택홀(미도시) 및 드레인 콘택홀(미도시)이 형성된다.

그리고, 상기 하부 패시베이션막(128) 위에는 상기 소스 콘택홀(미도시) 및 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 상기 반도체층(126)과 이격되어 접속되는 소스전극 (132) 및 드레인 전극(134)이 형성된다. 이때, 상기 게이트 전극(118a), 반도체층 (126), 소스전극(132) 및 드레인 전극(134)은 박막 트랜지스터(T)를 구성한다.

상기 소스전극(132) 및 드레인 전극(134)을 포함한 하부 패시베이션막(128) 상부에는 층간 절연막(136)이 형성되고, 상기 층간절연막(136) 위에는 공통전극 (138)이 형성된다.

그리고, 상기 공통전극(138) 및 하부 패시베이션막(128) 위에는 상부 패시베이션막(140)이 형성되며, 상기 상부 패시베이션막(140)에는 상기 드레인 전극(134)을 노출시키는 드레인 전극 콘택홀(미도시)이 형성된다. 이때, 상기 드레인 전극 콘택홀(미도시)은 상기 상부 패시베이션막(136)에도 형성된다.

상기 상부 패시베이션막(140) 위에는 상기 드레인 전극 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(미도시)에 접속되는 화소전극(144)이 형성된다. 이때, 상기 화소전극 (144)은 상기 공통전극(138)과 대향하여 배치된다.

한편, 상기 하부기판(110)과 일정한 갭을 유지한 상태로 대향하여 배치되는 상부기판(150) 위에는 칼라필터층(152)이 형성된다.

그리고, 상기 칼라필터층(152)을 포함한 상부기판(150) 위에는 오버코트층 (Overcoat layer)(154)이 형성된다.

상기 상부기판(150)과 하부기판(110) 사이에는 액정층(160)이 형성된다.

이와 같은 구성 요소들로 구성되는 FOT 구조의 표시장치는 하부기판(110)을 통해 원하는 디스플레이를 구현하게 된다.

그리고, 상기 FOT 구조의 표시장치는, 상기 공통전극(138)과 상기 화소전극 (144)이 하부기판(110) 상에 형성되어 IPS(In-Plane Switching), FFS(Fringe Field Switching) 모드의 구조로 적용된다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 구조에만 적용이 한정되는 것이 아니라, 화소전극(144)이 하부기판(110)상에 형성되고, 공통전극 (138)이 상부기판(150) 상에 형성되는 TN(Twist Nematic) 방식의 구조에도 적용 가능하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조의 표시장치 제조방법에 대해 도 8a 내지 8i를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 8a 내지 8i는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치의 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정 단면도들이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 기판, 즉 하부기판(110) 상에 다수의 화소영역 (PA)을 포함하는 패널과, 상기 패널을 제외한 나머지 영역인 더미영역(NA)으로 구분되고, 상기 더미영역(NA)의 외곽에는 얼라인 키영역(KA)을 정의한다.

그런 다음, 상기 하부기판(110) 상에 블랙 매트릭스층(112)을 형성한다.

이어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스층(112)을 마스크 공정을 통해 선택적으로 제거하여 화소영역(PA)을 한정하는 블랙 매트릭스패턴(112a)과, 상기 하부기판(110)의 더미영역(NA)의 외곽에 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)를 각각 형성한다.

그런 다음, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)과 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)를 포함한 하부기판(110) 전면에 평탄화막(114)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화막(114)으로는 SOG (Spin On Grass), 유기절연물질 또는 무기 절연물질을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)과 평탄화막(114)은 본 발명에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조에 있어 금속층 시감 차 개선을 위해 반드시 필요한 층들이다.

이어, 광차단부(116a)와 투과부(116b)를 포함하는 노광마스크(116)를 통해 상기 평탄화막(114)에 노광 공정을 진행한다.

그런 다음, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 노광 공정 이후에 노광된 평탄화막(114) 부분을 현상하여 제거함으로써 상기 블랙 얼라인 키(112b)를 제외한 블랙 매트릭스패턴(112a)을 포함한 하부기판(110) 위에 평탄화막패턴(114a)을 형성한다. 이때, 상기 블랙 얼라인 키(112b) 부분은 외부로 오픈(open)된다. 그리고, 상기 평탄화막패턴(114a)의 두께(미도시, 도 9d의 T2)는 블랙 매트릭스 얼라인 키 (112b)의 두께(미도시, 도 9d의 T1)와 단차(ΔH)를 갖게 된다.

이어, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화막패턴(114a) 위에 게이트 금속층(118)을 형성하고, 그 위에 포토레지스트막(120)을 도포한다.

그런 다음, 광차단부(122a) 및 투과부(122b)를 포함하는 노광마스크(122)를 통해 상기 포토레지스트막(120)에 노광 공정을 진행한다.

이어, 도 8f에 도시된 바와 같이, 노광 공정을 진행한 후 포토레지스트막 (120)의 노광된 부분을 현상하여 제거함으로써 포토레지스트막패턴(미도시)을 형성한다.

그런 다음, 상기 포토레지스트막패턴을 식각 마스크로 상기 게이트 금속층 (118)을 식각하여 게이트 전극(118a)과 게이트 얼라인 키(118b)를 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(118a)은 상기 화소영역(PA)에 위치하며, 상기 게이트 얼라인 키(118b)는 상기 더미영역(NA)의 외곽부에 위치하는 블랙 매트릭스 얼라인 키 (112b) 위에 직접 위치한다.

이어, 도 8g에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(118a) 및 게이트 얼라인 키(118b)를 포함한 하부기판 전면에 게이트 절연막(124)을 형성한다.

그런 다음, 상기 게이트 전극(118a) 위의 게이트 절연막(124) 위에 반도체층 (126)을 형성한다.

이어, 상기 반도체층(126)을 포함한 게이트 절연막(124) 위에 하부 패시베이션막(128)을 형성한다.

그런 다음, 상기 하부 패시베이션막(128)에 상기 반도체층(126)을 각각 이격되어 노출시키는 소스 콘택홀(미도시) 및 드레인 콘택홀(미도시)을 형성한다.

이어, 상기 하부 패시베이션막(128) 위에 상기 소스 콘택홀(미도시) 및 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 상기 반도체층(126)과 이격되어 접속되는 소스전극 (132) 및 드레인 전극(134)을 동시에 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(118a), 반도체층 (126), 소스전극(132) 및 드레인 전극(134)은 박막 트랜지스터(T)를 구성한다.

그런 다음, 도 8g에 도시된 바와 같이, 상기 소스전극(132) 및 드레인 전극 (134)을 포함한 하부 패시베이션막(128) 상부에 층간 절연막(136)을 형성하고, 상기 층간절연막(136) 위에 공통전극(138)을 형성한다.

이어, 도 8h에 도시된 바와 같이, 상기 공통전극(138) 및 하부 패시베이션막 (128) 위에 상부 패시베이션막(140)을 형성하고, 상기 상부 패시베이션막(140)에 상기 드레인 전극(134)을 노출시키는 드레인 전극 콘택홀(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 드레인 전극 콘택홀 (미도시)은 상기 상부 패시베이션막(136)에도 형성한다.

그런 다음, 상기 상부 패시베이션막(140) 위에 상기 드레인 전극 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(미도시)에 접속되는 화소전극(144)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(144)은 상기 공통전극(138)과 대향하여 배치한다.

한편, 도 8i에 도시된 바와 같이, 상기 하부기판(110)과 일정한 갭을 유지한 상태로 대향하여 배치되는 상부기판(150) 위에 칼라필터층(152)을 형성한다.

이어, 상기 칼라필터층(152)을 포함한 상부기판(150) 위에 오버코트층 (Overcoat layer)(154)을 형성한다.

그런 다음, 상기 상부기판(150)과 하부기판(110) 사이에 액정층(160)을 형성함으로써 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치를 제조하는 공정을 완료한다.

그리고, 상기 FOT 구조의 표시장치는 상기 공통전극(138)과 상기 화소전극 (144)이 하부기판(110) 상에 형성되어 IPS(In-Plane Switching), FFS(Fringe Field Switching) 모드의 구조로 적용된다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 구조에만 적용이 한정되는 것이 아니라, 화소전극(144)이 하부기판(110)상에 형성되고, 공통전극 (138)이 상부기판(150) 상에 형성되는 TN(Twist Nematic) 방식의 구조에도 적용 가능하다.

이와 같은 공정 순으로 제조되는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치에 있어서 블랙 얼라인 키와 그 위에 위치하는 게이트 얼라인 키 형성공정에 대해 도 9a 내지 9f를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 FOT 구조의 표시장치 제조공정에 있어서, 블랙 매트릭스 얼라인 키와 게이트 얼라인 키를 제조하는 공정에 대해 개략적으로 나타낸 도면들이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 기판, 즉 하부기판(110) 상에 다수의 화소영역 (PA)을 포함하는 패널과, 상기 패널을 제외한 나머지 영역인 더미영역(NA)으로 구분되고, 상기 더미영역(NA)의 외곽에는 얼라인 키영역(KA)을 정의한다.

그런 다음, 상기 하부기판(110) 상에 블랙 매트릭스층(미도시)을 형성한 후 상기 블랙 매트릭스층(미도시)을 마스크 공정을 통해 선택적으로 제거하여 화소영역(PA)을 한정하는 블랙 매트릭스패턴(112a)과, 상기 하부기판(110)의 더미영역 (NA)의 외곽에 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)를 각각 형성한다.

이어, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)과 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)를 포함한 하부기판(110) 전면에 평탄화막(114)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화막(114)으로는 SOG (Spin On Grass), 유기절연물질 또는 무기 절연물질을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 블랙 매트릭스패턴(112a)과 평탄화막(114)은 본 발명에 따른 FOT(Flip Over TFT) 구조에 있어 금속층 시감 차 개선을 위해 반드시 필요한 층들이다.

그런 다음, 광차단부(116a)와 투과부(116b)를 포함하는 노광마스크(116)를 통해 상기 평탄화막(114)에 노광 공정을 진행한다.

이어, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 노광 공정 이후에 노광된 평탄화막 (114) 부분을 현상하여 제거함으로써 상기 블랙 얼라인 키(112b)를 제외한 블랙 매트릭스패턴(112a)을 포함한 하부기판(110) 위에 평탄화막패턴(114a)을 형성한다. 이때, 상기 블랙 얼라인 키(112b) 부분은 외부로 오픈(open)된다. 그리고, 상기 평탄화막패턴(114a)의 두께(T2)는 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b)의 두께(T1)와 단차 (ΔH)를 갖게 된다.

그런 다음, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화막패턴(114a) 위에 게이트 금속층(118)을 형성하고, 그 위에 포토레지스트막(120)을 도포한다.

이어, 광차단부(122a) 및 투과부(122b)를 포함하는 노광마스크(122)를 통해 상기 포토레지스트막(120)에 노광 공정을 진행한다.

그런 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 노광 공정을 진행한 후 포토레지스트막 (120)의 노광된 부분을 현상하여 제거함으로써 포토레지스트막패턴(미도시)을 형성한다.

이어, 도 9f에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트막패턴을 식각 마스크로 상기 게이트 금속층(118)을 식각하여 게이트 전극(118a)과 게이트 얼라인 키(118b)를 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(118a)은 상기 화소영역(PA)에 위치하며, 상기 게이트 얼라인 키(118b)는 상기 더미영역(NA)의 외곽부에 위치하는 블랙 매트릭스 얼라인 키(112b) 위에 직접 위치한다.

도 10은 본 발명에 따른 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 형성된 정렬키들 측정시의 키의 인식 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 평탄화막인 SOG막에 포토 공정을 추가하여 하부의 블랙 매트릭스 얼라인 키를 오픈시켜 얼라인/오버레이 키 인식이 가능하게 되므로 현미경 이미지 라인이 선명해지고, 쓰레솔드(threshold) 단차 차이가 증가함으로써 장비의 키 인식 확률이 증가하게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 표시장치 및 그 제조방법은 평탄화막인 SOG막에 포토 공정을 추가하여 하부의 블랙 매트릭스 얼라인 키를 오픈함으로써 블랙매트릭스 얼라인 키 주변부와의 명암 차이에 의해 얼라인/오버레이 키 인식이 가능하게 된다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

112b: 블랙 매트릭스 얼라인 키 114a: 평탄화막패턴
118b: 게이트 얼라인 키

Claims

다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널영역 및 더미영역(NA)과 상기 더미영역 (NA)의 외곽에 정의된 얼라인 키영역(KA)이 정의된 기판;
상기 기판상의 패널영역에 구비된 블랙 매트릭스패턴 및 더미영역의 외곽에 구비된 블랙 매트릭스 얼라인키;
상기 블랙 매트릭스 얼라인키를 제외한 상기 블랙 매트릭스패턴을 포함한 기판상에 배치된 평탄화막; 및
상기 평탄화막 상에 구비된 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 평탄화막으로는 SOG(Spin On Grass), 유기 절연물질 또는 무기 절연물질을 포함하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 얼라인키 위에 게이트 얼라인 키가 직접 구비된 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 위에 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극이 구비되고, 상기 기판과 대향하여 칼라필터층이 구비된 칼라필터 기판이 배치되며, 이들 사이에 액정층이 구비되는 표시장치.
다수의 화소영역(PA)이 형성된 패널영역 및 더미영역(NA)과 상기 더미영역 (NA)의 외곽에 정의된 얼라인 키영역(KA)이 정의된 기판을 제공하는 단계;
상기 기판상의 패널영역에 블랙 매트릭스패턴 및 더미영역의 외곽에 블랙 매트릭스 얼라인키를 각각 형성하는 단계;
상기 블랙 매트릭스 얼라인키를 제외한 상기 블랙 매트릭스패턴을 포함한 기판상에 평탄화막을 형성하는 단계; 및
상기 평탄화막 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 평탄화막으로는 SOG(Spin On Grass), 유기 절연물질 또는 무기 절연물질을 포함하는 표시장치 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 얼라인키 위에 게이트 얼라인 키를 직접 형성하는 표시장치 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 평탄화막을 형성한 후 이를 노광 공정을 통해 패터닝하여 상기 블랙 매트릭스 얼라인 키를 노출시키는 표시장치 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 위에 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 기판과 대향하여 칼라필터층이 구비된 칼라필터 기판을 배치하는 단계와, 이들 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.