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KR101518322B1 - 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR101518322B1
KR101518322B1 KR1020080063973A KR20080063973A KR101518322B1 KR 101518322 B1 KR101518322 B1 KR 101518322B1 KR 1020080063973 A KR1020080063973 A KR 1020080063973A KR 20080063973 A KR20080063973 A KR 20080063973A KR 101518322 B1 KR101518322 B1 KR 101518322B1
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김동규
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하여 표시 영역을 정의하는 소스 전극을 포함하는 데이터선, 상기 반도체층 위에 형성되어 있으며 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 상기 데이터선 및 상기 드레인 전극 위에 형성되어 있으며, 복수의 접촉 구멍을 포함하는 보호막, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 복수의 관통 구멍을 포함하는 색필터를 포함하고, 상기 반도체층은 상기 소스 전극과 드레인 전극 사이를 제외하고 상기 데이터선 및 상기 드레인 전극과 평면 모양이 동일하며, 상기 접촉 구멍과 상기 관통 구멍은 경계선이 서로 일치한다.
COA, 3mask, 마이크로 슬릿

Description

액정 표시 장치 및 그의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치의 전기장 생성 전극, 즉 화소 전극과 공통 전극은 서로 다른 두 표시판에 각각 형성되어 있는 것이 일반적이다. 액정 표시 장치는 또한 색상 표시를 구현하기 위하여 안료가 포함된 유기 물질 등으로 만든 색필터를 포함한다.
화소 전극과 색 필터가 각각 다른 표시판에 형성되는 경우 화소 전극과 색 필터 사이에 정확한 정렬(align)이 곤란하여 정렬 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 화소 전극과 색 필터를 동일한 표시판에 형성하는 색 필터 온 어레이(color filter on array, CoA) 구조가 제안되었다.
색 필터 온 어레이 구조는 일반적으로 색 필터, 화소 전극, 상기 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 복수의 신호선 및 이를 제어하기 위한 스위칭 소자가 하나의 표시판 위에 형성된다.
한편, 액정 표시 장치의 표시판은 게이트선 및 데이터선을 포함하는 도전층, 반도체층 및 절연층 등을 포함한 복수의 박막을 포함하며, 각 박막은 별도의 마스크를 사용한 사진 식각 공정을 통하여 형성된다.
그러나, 하나의 마스크가 더 추가됨에 따라 감광막 도포, 노광, 현상 및 세정 공정을 반복해야 되므로 공정 시간 및 비용이 현저하게 증가한다. 따라서, 가능한 마스크 수를 줄이는 것이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 색필터 온 어레이 구조를 갖는 액정 표시 장치에서 표시판의 제작에 필요한 마스크 수를 줄이는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하여 표시 영역을 정의하는 소스 전극을 포함하는 데이터선, 상기 반도체층 위에 형성되어 있으며 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 상기 데 이터선 및 상기 드레인 전극 위에 형성되어 있으며, 복수의 접촉 구멍을 포함하는 보호막, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 복수의 관통 구멍을 포함하는 색필터를 포함하고, 상기 반도체층은 상기 소스 전극과 드레인 전극 사이를 제외하고 상기 데이터선 및 상기 드레인 전극과 평면 모양이 동일하며, 상기 접촉 구멍과 상기 관통 구멍은 경계선이 서로 일치한다.
상기 접촉 구멍은 상기 드레인 전극의 끝부분을 드러내는 제1 접촉 구멍과 상기 데이터선의 끝부분을 드러내는 제2 접촉 구멍을 포함할 수 있다.
상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분과 상기 표시 영역 사이의 영역에도 상기 색필터가 형성될 수 있다.
상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분 각각의 일부 위에 상기 색필터가 형성될 수 있다.
상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분 각각의 일부 위에 형성되어 있는 색필터는 청색 색필터일 수 있다.
상기 관통 구멍은 상기 제1 접촉 구멍과 경계선이 일치하는 제1 관통 구멍, 상기 제2 접촉 구멍과 경계선이 일치하는 제2 관통 구멍을 포함할 수 있다.
상기 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있으며 상기 데이터선의 끝부분과 전기적으로 연결되어 있는 데이터 패드부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 패드부의 일부 위에 청색 색필터가 형성되어 있을 수 있다.
상기 제2 접촉 구멍 및 제2 관통 구멍을 통하여 상기 데이터선의 끝부분과 상기 데이터 패드부를 연결하는 접촉 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 복수의 미세 가지부를 포함하며, 상기 미세 가지부의 변의 방향은 서로 다를 수 있다.
상기 미세 가지부의 변은 상기 게이트선과 45˚ 또는 135˚의 각을 이룰 수 있다.
상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 차광 부재 및 기둥형 간격재를 포함할 수있다.
상기 차광 부재 및 기둥형 간격재는 동일한 층에 형성되어 있으며 그 높이가 서로 다를 수 있다.
상기 차광 부재는 상기 게이트선 끝부분 및 상기 데이터선 끝부분 각각의 적어도 일부 위에 형성되어 있을 수 있다.
상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분 각각의 일부 위에 상기 색필터가 형성되어 있을 수 있다.
상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분 각각의 일부 위에 형성되어 있는 색필터는 청색 색필터일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 게이트선 및 데이터 패드부를 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 진성 비정질 규소층, 불순물 비정질 규소층 및 데이터 금속층을 차례로 적층하는 단계, 상기 진성 비정질 규소층, 상기 불순물 비정질 규소층 및 상기 데이터 금속층을 함께 사진 식각하여 반도체층, 저항성 접촉층 및 데이터선을 형성하는 단계, 상기 데이터선 위에 보호막을 적층하는 단계, 상기 보호막 위에 복수의 관통 구멍을 갖는 색필터를 형성하는 단계, 상기 색필터를 마스크로 하여 상기 보호막과 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계, 상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 화소 전극 위에 차광 부재 및 기둥형 간격재를 함께 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차광 부재 및 기둥형 간격재를 형성하는 단계에서, 상기 데이터선 끝부분 위에 상기 차광 부재를 형성할 수 있다.
상기 색필터를 마스크로 하여 보호막과 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계에서, 데이터 패드부와 게이트선의 끝부분을 노출시킬 수 있다.
상기 색필터를 마스크로 하여 상기 보호막과 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계에서 상기 드레인 전극의 끝부분을 드러내는 제1 접촉 구멍과 상기 데이터선의 끝부분을 드러내는 제2 접촉 구멍을 형성할 수 있다.
상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계는, 상기 제2 접촉 구멍을 통하여 상기 데이터 패드부와 상기 데이터선의 끝부분을 연결하는 접촉 보조 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 게이트선과 상기 데이터 패드부는 동일한 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 색필터를 이용하여 보호막을 식각할 수 있으므로, 액정 표시 장치를 3개의 마스크 만으로 제조할 수 있어 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
그러면 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.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이며, 도 2는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 화소 전극을 도시하는 배치도이며, 도 3 및 도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 및 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100), 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(12, 22)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121) 및 데이터 패드부(128)를 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각게이트선(121)은 아래 위로 돌출한 게이트 전극(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 넓은 끝부분(129)을 포함한다.
게이트선(121) 및 데이터 패드부(128) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(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 선형의 반도체(151)가 형성되어 있다. 반도체(151)는 돌출부(154) 및 넓은 끝부분(159)을 포함한다.
반도체(151) 위에는 선형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 게이트 전극(124) 위에서 섬형 저항성 접촉 부재(165)와 마주하는 돌출부(163) 및 면적이 넓은 끝부분(169)을 포함한다. 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.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)와 교차하여 화소 영역을 정의한다. 데이터선(171)은 U자형으로 굽은 소스 전극(source electrode)(173)과 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸인 한쪽 끝에서 출발하여 넓은 다른 쪽 끝에서 끝난다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
반도체(151)는 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 아래의 저항성 접촉 부재(161, 165)와 실질적으로 동일한 평면 모양이다. 그러나 반도체(151)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다. 즉, 반도체(151)가 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 그 하부의 저항성 접촉층(161, 163, 165)의 아래에 모두 형성되어 있으며, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이 채널에는 노출되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어진다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 넓은 끝부분을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185)과 데이터선 끝부분(179)을 드러내는 제2 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다.
데이터 패드부(128)와 게이트선 끝부분(129)의 위에서는 보호막(180)과 게이트 절연막(140)이 모두 제거되어 데이터 패드부(128)와 게이트선 끝부분(129)이 드러나 있다.
보호막(180)위에는 적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. 색필터(230R, 230G, 230B)는 복수의 데이터선(171)들 사이에 위치하며 데이터선(171)을 따라 띠 형태로 세로로 길게 뻗을 수 있다. 인접한 두 색필터(230R, 230G, 230B)는 서로 중첩한다. 색필터(230R, 230G, 230B)는 안료를 포함하는 감광성 유기물로 만들어질 수 있다.
색필터(230R, 230G, 230B)에는 제1 및 제2 관통 구멍(235, 232)이 형성되어 있고, 이들은 각각 보호막(180)에 형성되어 있는 제1 및 제2 접촉 구멍(185, 182)과 위치, 모양 및 크기가 일치한다.
색필터(230R, 230G, 230B)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)이 서로 교차하여 정의되는 화소 영역에 주로 형성되어 있으나 게이트선 끝부분(129) 및 데이터선 끝부분(179)과 화소 영역 사이에도 형성되어 있으며, 이 부분에는 주로 청색 색필 터(230B)가 형성되어 있다. 게이트선 끝부분(129) 및 데이터선 끝부분(179)은 화상을 표시하지 않는 부분이므로 빛을 차단할 필요가 있다. 적색, 녹색 및 청색 중 청색에 대한 눈의 민감도가 가장 작다. 따라서 게이트선 끝부분(129) 및 데이터선 끝부분(179)에는 적색, 녹색 및 청색 색필터(230R, 230G, 230B)중 청색 색필터(230B)가 형성되는 것이 바람직하다.
청색 색필터(230B)는 게이트선 끝부분(129)의 일부분과 중첩하고, 데이터 패드부(128)의 일부분과 중첩하며, 데이터선 끝부분(179)과 제2 관통 구멍(232)을 제외한 부분에서 완전히 중첩된다. 한편 보호막(180)과 게이트 절연막(140)이 제거되어 데이터 패드부(128)와 게이트선 끝부분(129)이 드러나 있는 부분에는 청색 색필터(230B)도 존재하지 않는다.
보호막(180) 위에는 화소 전극(191), 복수의 제1 및 제2 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다.
제1 접촉 보조 부재(81)는 게이트선 끝 부분(129)을 덮는다. 제2 접촉 보조 부재(82)는 제2 접촉 구멍(182)을 통하여 데이터선 끝부분(179)과 연결되며, 연장되어 데이터 패드부(128)를 덮는다. 제1 및 제2 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)는 게이트선 끝부분(129) 및 데이터선 끝부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
도 2를 참고하면 화소 전극(191)의 전체적인 모양은 직사각형이며 가로 줄기부(193), 가로 줄기부(193)와 직교하는 세로 줄기부(192), 복수의 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)를 포함한다. 또한 화소 전극(191)은 가로 줄 기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc), 그리고 제4 부영역(Dd)으로 나뉘어지며 각 부영역(Da-Dd)은 복수의 제1, 제2, 제3 및 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)를 포함한다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)는 게이트선(121) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45˚ 또는 135˚의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da-Dd)의 미세 가지부(194a-194d)는 서로 직각을 이룬다.
화소 전극(191)은 제1 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있으며 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(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 휘도가 달라진다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a-194d)의 변에 거의 수평하다. 따라서 도 2에 도시한 바와 같이 액정 분자(31)들은 미세 가지부(194a-194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 한 화소 전극(191)은 미세 가지부(194a-194d)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da-Dd)를 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
화소 전극(191) 위에는 차광 부재(light blocking member)(220) 및 기둥형 간격재(column spacer)(320)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 기둥형 간격재(320)는 두 표시판(100, 200)을 떠받쳐 두 표시판(100, 200) 사이의 간극(間隙)을 유지하여 액정층(3)이 형성될 수 있도록 한다. 차광 부재(220)와 기둥형 간격재(320)는 동일한 물질로 이루어져 있으며 안료를 포함한 감광성 유기 물질로 이루어져 있다.
차광 부재(230) 및 기둥형 간격재(320) 위에는 배향막(11)이 형성되어 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
기판(210) 위에는 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진 공통 전극(270)이 전면에 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 배향막(21)이 형성되어 있다.
두 배향막(11, 21)은 수직 배향막일 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 들어 있는 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 분자(31)를 포함하며 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
그러면 도 5 내지 도 14를 참고하여 도 1 내지 도 4에 도시한 액정 표시 장치 중 하부 표시판을 제조하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시장치의 제조 방법을 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 도시한 단면도이고, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 도시한 단면도이다.
먼저 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 투명 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 몰리브덴 등으로 만들어진 금속층을 적층한다. 그 후, 금속층을 사진 식각하여 게이트 전극(124) 및 끝부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121)과 데이터 패드부(128)를 형성한다.
이어서 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 게이트선(121) 및 데이터 패드부(128) 위에 질화규소(SiNx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140), 불순물이 도핑되지 않은 진성 비정질 규소(a-Si)층 및 불순물이 도핑된 비정질 규소(n+ a-Si)층을 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 방법으로 형성한다. 진성 비정질 규소층(150)은 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 형성하며 불순물이 도핑된 비정질 규소층은 인(P) 등의 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 또는 실리사이드로 형성한다. 연속적으로, 불순물이 도핑된 비정질 규소층 위에 몰리브덴 등으로 만들어진 데이터 금속막을 스퍼터링으로 적층한다. 그 다음, 진성 비정질 규소(a-Si)층, 불순물이 도핑된 비정질 규소(n+ a-Si)층 및 데이터 층을 한 번의 공정으로 사진 식각하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)를 형성한다. 이와 같이 진성 비정질 규소(a-Si)층, 불순물이 도핑된 비정질 규소(n+ a-Si)층 및 데이터 금속막을 동시에 사진 식각하는 경우 데이터선(171)과 반도체(151)는 실질적으로 동일한 평면 모양을 갖는다.
이러한 사진 공정에서 사용하는 감광막은 위치에 따라 두께가 다르며, 특히 두께가 작아지는 순서로 제1 부분과 제2 부분을 포함한다. 제1 부분은 데이터선(171)과 드레인 전극(175a, 175b)이 차지하는 배선 영역에 위치하며, 제2 부분은 박막 트랜지스터의 채널 영역에 위치한다.
위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있는데, 예를 들면 광마스크에 투광 영역(light transmitting area) 및 차광 영역(light blocking area) 외에 반투명 영역(translucent area)을 두는 방법이 있다. 반투명 영역에는 슬릿 패턴(slit pattern), 격자 패턴(lattice pattern) 또는 투과율이 중간이거나 두께가 중간인 박막이 구비된다. 슬릿 패턴을 사용할 때에는, 슬릿의 폭이나 슬릿 사이의 간격이 사진 공정에 사용하는 노광기의 분해능(resolution)보다 작은 것이 바람직하다. 다른 예로는 리플로우가 가능한 감광막을 사용하는 방법이 있다. 즉, 투광 영역과 차광 영역만을 지닌 통상의 노광 마 스크로 리플로우 가능한 감광막을 형성한 다음 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않은 영역으로 흘러내리도록 함으로써 얇은 부분을 형성하는 것이다.
그런 후 도 9 및 도 10과 같이 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에 돌출부(154)를 덮도록 보호막(180)을 형성한다.
그 다음 보호막(180) 위에 제1 및 제2 관통 구멍(235,232)을 포함하고, 데이터 패드부(128)와 게이트선 끝부분(129)이 위치한 부분에서 보호막(180)을 드러내는 색필터(230R, 230G, 230B)를 형성한다.
이어서 도 11 및 도 12와 같이 색필터(230R, 230G, 230B)를 마스크로 하여 보호막(180)과 게이트 절연막(140)을 건식 식각하여, 제1 및 제2 접촉 구멍(185, 182)을 형성하고, 데이터 패드부(128)와 게이트선 끝부분(129)을 드러낸다. 따라서 제1 및 제2 접촉 구멍(185, 182)과 제1 및 제2 관통 구멍(235,232)은 각각 그 경계선이 일치한다. 또한 데이터 패드부(128)와 게이트선 끝부분(129)을 드러내는 청색 색필터(230B)와 게이트 절연막(140) 및 보호막(180)의 경계선도 일치한다.
그런 후 도 13 및 도 14와 같이 보호막(180) 위에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질을 적층하고 사진 식각하여 화소 전극(191), 제1 및 제2 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.
이어서 도 15 및 도 4와 같이 색필터(230R, 230G, 230B), 제1 및 제2 접촉 보조 부재(81, 82) 위에 안료를 포함한 감광성 유기막을 형성하고 이를 사진 공정을 통해 패터닝하여 차광 부재(220) 및 기둥형 간격재(320)를 형성한다. 여기서 감광성 유기막을 노광할 때 위치에 따라 노광량을 다르게 하여, 현상 후 유기막의 높이가 위치에 따라 다르게 함으로써 차광 부재(220)와 기둥형 간격재(320)를 함께 형성한다. 제1 및 제2 접촉 부재(81, 82) 위에 형성된 차광 부재(220)는 게이트선(121)과 데이터선(171)이 노출되는 방지하여 이들이 부식되는 것을 방지한다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100)에형성되는 색필터(230R, 230G, 230B)를 이용하여 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)을 식각하므로 색필터(230R, 230G, 230B)와 차광 부재(220) 형성 공정을 제외하면, 3개의 마스크 만으로 박막 트랜지스터와 화소 전극을 형성할 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.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 배치도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 및 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5, 도 7, 도 9, 도 11, 도 13 및 도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시장치의 제조 방법을 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 도시한 단면도이다.
도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도 1의 액정 표시 장치의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3: 액정층 11, 21: 배향막
21, 22: 편광자 30: 액정 분자
100: 하부 표시판 110, 210: 기판
121, 129: 게이트선 124: 게이트 전극
128: 데이터 패드부 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체
161, 163, 165: 저항성 접촉 부재 171, 179: 데이터선
173: 소스 전극 175: 데이터 전극
180: 보호막 181, 182, 185: 접촉 구멍
191: 화소 전극 220: 차광 부재
230R, 230G, 230B: 색필터 231, 232, 235: 관통 구멍
270: 공통 전극

Claims (23)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층,
    상기 반도체층 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 교차하여 표시 영역을 정의하는 소스 전극을 포함하는 데이터선,
    상기 반도체층 위에 형성되어 있으며 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극,
    상기 데이터선 및 상기 드레인 전극 위에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극의 끝부분을 드러내는 제1 접촉 구멍과 상기 데이터선의 끝부분을 드러내는 제2 접촉 구멍을 포함하는 보호막,
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 상기 드레인 전극의 끝부분을 드러내는 제1 관통 구멍과 상기 데이터선의 끝부분을 드러내는 제2 관통 구멍을 포함하는 색필터, 그리고
    상기 색필터 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 접촉 구멍 및 상기 제1 관통 구멍을 통하여 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극
    을 포함하고,
    상기 반도체층은 상기 소스 전극과 드레인 전극 사이를 제외하고 상기 데이터선 및 상기 드레인 전극과 평면 모양이 동일하며,
    상기 제1 관통 구멍의 경계선은 상기 제1 접촉 구멍의 경계선과 일치하고, 상기 제2 관통 구멍의 경계선은 상기 제2 접촉 구멍의 경계선과 일치하고,
    상기 색필터는 상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분과 상기 표시 영역 사이의 영역과 상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분 각각의 일부 위에 형성되어 있고,
    상기 게이트선의 끝부분 및 상기 데이터선의 끝부분 각각의 일부 위에 형성되어 있는 색필터는 청색 색필터인
    액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있으며 상기 데이터선의 끝부분과 전기적으로 연결되어 있는 데이터 패드부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 데이터 패드부의 일부 위에 청색 색필터가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제7항에서,
    상기 제2 접촉 구멍 및 제2 관통 구멍을 통하여 상기 데이터선의 끝부분과 상기 데이터 패드부를 연결하는 접촉 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 복수의 미세 가지부를 포함하며,
    상기 미세 가지부의 변의 방향은 서로 다른 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 미세 가지부의 변은 상기 게이트선과 45˚ 또는 135˚의 각을 이루는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 화소 전극 위에 형성되어 있는 차광 부재 및 기둥형 간격재를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 차광 부재 및 기둥형 간격재는 동일한 층에 형성되어 있으며 그 높이가 서로 다른 액정 표시 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 차광 부재는 상기 게이트선 끝부분 및 상기 데이터선 끝부분 각각의 적어도 일부 위에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 기판 위에 게이트선 및 데이터 패드부를 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 진성 비정질 규소층, 불순물 비정질 규소층 및 데이터 금속층을 차례로 적층하는 단계,
    상기 진성 비정질 규소층, 상기 불순물 비정질 규소층 및 상기 데이터 금속층을 함께 사진 식각하여 반도체층, 저항성 접촉층, 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계,
    상기 데이터선 및 상기 드레인 전극 위에 보호막을 적층하는 단계,
    상기 보호막 위에 복수의 관통 구멍을 갖는 색필터를 형성하는 단계,
    상기 색필터를 마스크로 하여 상기 보호막과 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계,
    상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계,
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 화소 전극 위에 차광 부재 및 기둥형 간격재를 함께 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 차광 부재 및 기둥형 간격재를 형성하는 단계에서,
    상기 데이터선 끝 부분 위에 상기 차광 부재를 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제17항에서,
    상기 색필터를 마스크로 하여 보호막과 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계에서,
    데이터 패드부와 게이트선의 끝부분을 노출시키는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 색필터를 마스크로 하여 상기 보호막과 상기 게이트 절연막을 식각하는 단계에서
    상기 드레인 전극의 끝부분을 드러내는 제1 접촉 구멍과 상기 데이터선의 끝부분을 드러내는 제2 접촉 구멍을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 색필터 위에 화소 전극을 형성하는 단계는,
    상기 제2 접촉 구멍을 통하여 상기 데이터 패드부와 상기 데이터선의 끝부분을 연결하는 접촉 보조 부재를 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제17항에서,
    상기 게이트선과 상기 데이터 패드부는 동일한 재질로 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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