KR101060417B1

KR101060417B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101060417B1
Application number: KR1020040050856A
Authority: KR
Inventors: 오재영; 홍성진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2011-08-29
Also published as: KR20060001700A

Abstract

본 발명은 제조공정이 단순화된 액정표시소자 제조방법에 관한 것으로, 액정표시소자의 제조방법은 제1마스크를 이용하여 제1기판상에 게이트전극, 공통전극 및 게이트패드를 형성하는 단계; 상기 제1기판상에 절연층, 반도체층 및 금속층을 형성한 후 제2마스크를 이용하여 상기 절연층, 반도체층 및 금속층을 식각하는 단계; 제3마스크를 이용하여 마스킹층 및 상기 공통전극과 횡전계를 형성하는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 마스킹층을 이용해서 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 보호층을 적층하고 패드를 오픈하는 단계로 구성된다.

액정표시소자, 마스크, 마스킹층, 사진식각, 투명도전층

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}

도 1은 종래 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 2a∼도 2e는 종래 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.

도 3a∼도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면.

도 4a∼도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면.

도 5는 도 4f에 도시된 IPS모드 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 6은 IPS모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

111 : 게이트전극 112 ; 반도체층

113 : 소스전극 114 : 드레인전극

118 : 화소전극 120,130 : 기판

122 : 게이트절연층 124 : 보호층

132 : 블랙매트릭스 134 : 컬러필터층

140 : 액정층 152a : 게이트패드

152b : 데이터패드

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

액정표시소자(Liquid Crystal Display device)는 투과형 평판표시장치로서, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 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 몇가지 방식으로 나누어질 수 있지만, 현재에는 반응속도가 빠르고 잔상이 적다는 점에서 주로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 액정표시소자가 주로 사용되고 있다.

도 1에 상기한 박막트랜지스터 액정표시소자가 도시되어 있다. 이 구조의 박막트랜지스터 액정표시소자는 TN(Twisted Nematic)모드 액정표시소자로서, 일반적으로 종횡으로 배열된 N×M개의 화소로 이루어지지만 도면에서는 단지 하나의 화소만을 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 외부의 구동회로로부터 주사신호가 인가되는 게이 트라인(3)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(3)의 교차영역에는 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(10)는 상기 게이트라인(4)과 연결된 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성되어 게이트전극(11)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(12)과, 상기 반도체층(12) 위에 형성된 소스전극(13) 및 드레인전극(14)으로 구성된다. 화소에는 상기 소스전극(13) 및 드레인전극(14)과 연결되어 반도체층(12)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(13) 및 드레인전극(14)을 통해 화상신호가 인가되어 액정셀내의 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(18)이 형성되어 있다.

상기한 구조의 액정표시소자는 주로 마스크를 이용한 사진식각공정과 같은 복잡한 공정에 의해 제작된다. 따라서, 이러한 복잡한 공정을 얼마나 단순화시키는가가 액정표시소자의 제조단가를 낮추고 수율을 증가시키기 위한 주요 요인이 되므로, 공정단순화를 위한 많은 노력들이 이루어지고 있는 실정이다.

도 2a∼도 2e는 상기한 구조의 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 도면이다. 우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1기판(20)상에 금속층을 적층하고 제1마스크를 이용해서 적층된 금속층을 식각하여 게이트전극(11)을 형성한 후, 제1기판(20) 전체에 걸쳐 게이트절연층(22)을 형성한다.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트절연층(22) 위에 반도체를 적층한 후 제2마스크를 이용하여 식각하여 반도체층(12)을 형성한 후 상기 반도체층(12) 및 게이트절연층(22) 위에 금속층을 적층하고 제3마스크에 의해 식각하여 상기 반도체층(12) 위에 소스전극(13) 및 드레인전극(14)을 형성한다.

그후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1기판(20) 전체에 걸쳐 보호층(passivation layer;24)을 적층한 후 제4마스크를 이용하여 보호층(24)에 컨택홀(contact hole;19)을 형성한다. 그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(24)의 상부 및 컨택홀(19)에 투명도전층을 적층하고 제5마스크에 의해 식각하여 드레인전극(14)과 전기적으로 접속되는 화소전극(18)을 형성한다.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제2기판(30)에 화상비표시영역으로 투과되는 광을 차단하기 위한 블랙매트릭스(32)와 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층(34)을 형성한 후, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(30)을 합착하고 제1기판(20) 및 제2기판(30) 사이에 액정층(40)을 형성하여 액정표시소자를 완성한다.

상술한 바와 같이, 종래 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극 형성용 마스크, 반도체층 형성용 마스크, 소스/드레인전극 형성용 마스크, 컨택홀 형성용 마스크, 화소전극 형성용 마스크 등 총 5개의 마스크가 필요하게 된다. 따라서, 종래 액정표시소자 제조공정에서는 공정이 복잡하게 되고 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 대규모의 설치비용을 필요로 하는 문제가 있었다.

근래, 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감하기 위해, 4개의 마스크를 사용한 4-마스크공정이 연구되고 있지만, 이 경우에도 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감하는데에는 한계가 있었다. 더욱이 4-마스크공정에서는 값비싼 회절마스크를 사용하므로, 비용이 더욱 증가한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 공정이 단순화되고 제조비용이 절감된 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 공정이 단순화되고 제조비용이 절감된 TN모드 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정이 단순화되고 제조비용이 절감된 IPS모드 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 TN모드 액정표시소자는 기판위에 배치되어 복수의 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인; 상기 기판위에 형성된 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 형성되고 금속층 및 투명도전층의 2층으로 이루어진 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터; 상기 드레인전극의 투명도전층과 일체로 형성된 화소전극으로 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자는 기판위에 배치되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인; 상기 기판위에 형성된 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 배치되고 금속층과 투명도전층의 2층으로 구성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터; 및 상기 화소내에 배치되어 횡전계를 형성하는 공통전극과 화소전극으로 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 TN모드 액정표시소자의 제조방법은 제1마스크를 이용하여 제1기판상에 게이트전극 및 패드를 형성하는 단계; 상기 제1기판상에 절연 층, 반도체층 및 금속층을 형성한 후 제2마스크를 이용하여 상기 절연층, 반도체층 및 금속층을 식각하는 단계; 제3마스크를 이용하여 상기 화소전극 및 마스킹층을 형성하는 단계; 상기 마스킹층을 이용해서 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 보호층을 적층하고 패드를 오픈하는 단계로 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 제조방법은 제1마스크를 이용하여 제1기판상에 게이트전극, 공통전극 및 게이트패드를 형성하는 단계; 상기 제1기판상에 절연층, 반도체층 및 금속층을 형성한 후 제2마스크를 이용하여 상기 절연층, 반도체층 및 금속층을 식각하는 단계; 제3마스크를 이용하여 마스킹층 및 상기 공통전극과 횡전계를 형성하는 화소전극을 형성하는 단계; 마스킹층을 이용해서 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 보호층을 적층하고 패드를 오픈하는 단계로 구성된다.

본 발명에서는 액정표시소자의 제조시 사용되는 마스크의 숫자를 최소화하여 제조공정을 단순화시킨다. 즉, 본 발명에서는 사진시각공정을 최소함으로써 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감한다. 종래에는 액정표시소자를 제작하기 위해 5개의 마스크가 필요하던 반면에 본 발명에서는 3개의 마스크만을 필요로 하며, 그에 따라 사진식각공정이 단순화되고 제조비용을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 3-마스크공정은 TN모드 액정표시소자에만 적용되는 것이 아니라 횡전계모드(In Plane Switching)모드 액정표시소자와 같은 다른 구동모드의 액정표시소자에도 적용될 수 있을 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자를 상세히 설명한다.

도 3a∼도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이때, 도면에 도시된 방법은 TN모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어지고 표시영역, 축적용량(storage capacitor)영역, 게이트패드영역 및 데이터패드영역을 포함하는 제1기판(120)에 스퍼터링(sputtering)법 또는 증착(evaporation)법에 의해 Cu나 Cu합급, Al과 AlNd와 같은 Al합금을 적층한 후 제1마스크를 이용해서 식각하여 표시영역에 게이트전극(111)을 형성하고 축적용량영역과 패드영역에 각각 축적용량용 제1금속층(116)과 게이트패드(152a)를 형성한다. 이어서, 상기 제1기판(120) 전체 걸쳐서 SiOx나 SiNx와 같은 무기물 및 Si와 같은 반도체를 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 연속 적층하여 절연층(122a) 및 반도체층(112a)을 형성한 후 그 위에 Mo, Ti, Mo, Ta, Cr, Ag, MoW, Al, Al합금, Cu, Cu합금 등을 적층하여 도전층(113a)을 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(112a)의 상부에는 불순물이 도핑된 불순물반도체층이 형성된다.

한편, 상기 게이트전극(111) 및 게이트패드(152a)는 Mo/AlNd와 같이 2층으로 이루어질 수도 있다. 이 경우 Mo와 AlNd를 연속 적층한 후 한꺼번에 식각함으로써 게이트전극(111), 축적용량용 제1금속층(116) 및 게이트패드(152a)를 형성한다. 또 한, ITO(Indium Tin Oxide)/Mo/AlNd와 같은 3층으로 형성할 수도 있을 것이다.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2마스크를 이용하여 상기 도전층(113a)을 식각한 후 식각된 도전층(113b)에 의해 도전층(113b) 하부의 반도체층(112a)과 절연층(122a)을 식각하여 표시영역에 게이트절연층(122) 및 반도체층(112)을 형성한다. 이때, 축적용량영역에는 절연층(122b)과 반도체층(112b)을 사이에 두고 축적용량용 제1금속층(116)과 오버랩되어 축적용량을 형성하는 축적용량용 제2금속층(119)이 형성되고 데이터패드영역에는 식각된 절연층(122c) 및 반도체층(112c)위에 데이터패드(152b)가 형성된다. 또한, 패드영역의 게이트패드(152a)는 외부로 노출된다.

그 후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 전체에 걸쳐서 ITO(Indium Tin Oxide)나 TO(Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질을 적층하여 투명도전층(118a)을 형성한 후, 도 3d에 도시된 바와 같이 제3마스크를 이용해서 상기 투명도전층(118a)을 식각하여 표시영역의 화소에 화소전극(118)을 형성하고 게이트패드영역 및 데이터패드영역에 각각 투명도전층(118c,118d)을 형성한다. 상기 투명도전층(118c,118d)은 각각 게이트패드(152a)와 데이터패드(152b) 보다 큰 폭으로 형성되어 상기 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b)를 완전히 덮게 된다. 따라서, 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b)가 외부로 노출되어 산화되는 것을 상기 투명도전층(118c,118d)에 의해 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 금속층(113b)의 일부 영역 위에도 투명도전층(118b)이 남아 있게 된다. 다시 말해서, 금속층(113b)의 일부 영역(박막트랜지스터의 채널영역에 대응하는 영역)이 외 부로 노출되는 것이다.

상기와 같은 화소전극(118)과 투명도전층(118b)을 마스크로 사용하여 박막트랜지스터의 채널영역에 대응하는 노출된 금속층(113b)을 식각하면, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 반도체층(112) 위에 소스전극(113) 및 드레인전극(114)이 형성된다. 이때, 반도체층(112) 위에 형성된 불순물 반도체층 역시 식각되어 오믹컨택층(ohmic contact layer)을 형성한다. 상기와 같이 투명도전층(118b)에 의해 금속층(113b)을 식각하는 것은 두 물질의 식각선택비의 차이를 이용한 것이다. 일반적으로 Mo, Ti, Mo, Ta, Cr, Ag, MoW, Al, Al합금 Cu, Cu합금과 같은 금속은 ITO나 TO 또는 IZO와 같은 투명도전물질과는 식각선택비의 차가 매우 크기 때문에 F계열 및 Cl계열의 식각가스를 사용하여 금속층을 식각할 때 상기 투명도전물질은 거의 식각되지 않으며, 이러한 성질을 이용하여 금속층(113b)을 식각하는 것이다.

그 후, 제1기판(120) 전체에 걸쳐서 SiNx나 SiOx 등의 무기물을 적층하거나 BCB(Benzo Cyclo Butene)나 포토아크릴과 같은 유기물을 적층하여 보호층(124)을 형성한 후, 게이트패드영역 및 데이터패드영역의 보호층(124)을 플라즈마에 노출시켜 상기 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b)를 외부로 노출시킨다. 이때, 상기 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b)를 노출시키기 위해 보호층(124)을 플라즈마에 노출시키는 대신, 게이트패드영역 및 데이터패드영역의 보호층(124)을 HF와 같은 산에 침액시켜 노출시킬 수도 있을 것이다.

이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 제2기판(130)에 Cr/CrOx 또는 블랙수지(black resin) 등으로 이루어진 블랙매트릭스(132)를 형성하고 컬러필터층(134)을 형성한 후 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 합착하고 제1기판(120) 및 제2기판(130) 사이에 액정층(140)을 형성하여 TN모드 액정표시소자를 완성한다.

상기 액정층(140)은 통상적으로 제1기판(120)과 제2기판(130)을 합착한 후 그 사이에 액정을 진공주입함으로써 형성되지만, 이러한 액정층(140)을 근래 각광받고 있는 액정적하방법(liquid crystal dispensing process)에 의해 형성할 수도 있을 것이다. 즉, 제1기판(120) 또는 제2기판(130) 상에 액정을 직접 적하(dropping)한 후 제1기판(120) 및 제2기판(130)을 합착하여 압력에 의해 액정을 기판(120,130) 전체에 균일하게 분포시킴으로써 액정층(140)을 형성할 수도 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 TN모드 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극 및 게이트패드 형성용 제1마스크, 반도체층 형성 및 도전층(113a) 식각용 제2마스크, 화소전극 형성 및 채널영역의 도전층(113b) 단선을 위한 투명도전층 식각용 제3마스크가 필요하게 된다. 즉, 종래 TN모드 액정표시소자를 제조하기 위해서는 총 5개의 마스크가 필요한 반면에, 본 발명에서는 총 3개의 마스크가 필요한 것이다. 따라서, 종래 TN모드 액정표시소자의 제조방법에 비해, 본 발명에 따른 TN모드 액정표시소자의 제조방법이 대폭 단순화됨을 알 수 있게 되며, 그 결과 TN모드 액정표시소자의 제조비용을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 도 3f를 참조하여 본 발명에 따른 TN모드 액정표시소자의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 본 발명의 TN모드 액정표시소자에서는 투명도전물질로 이루어진 화소전극(118)이 화소영역의 제1기판(120)에 직접 형성되어 있다. 상기 화소전극(118)은 박막트랜지스터의 드레인전극(114)의 상부까지 연장되어, 상기 화소전극(118)과 드레인전극(114)이 전기적으로 접속된다. 또한, 박막트랜지스터의 소스전극(113)위에도 투명도전층(118b)이 형성되어 있다.

ITO나 TO 또는 IZO와 같은 투명도전물질은 본 발명에서 소스전극(113) 및 드레인전극(114)을 형성하기 위해 식각가스나 식각액을 블로킹하는 마스킹층(masking layer)으로 이용될 뿐만 아니라 그 자체가 화소전극으로 사용된다. 또한, 박막트랜지스터 자체를 본다면 소스전극(113) 및 드레인전극(114)이 단순히 금속층의 단일층으로 이루어진 것이 아니라, 금속층과 투명도전층의 2층 구조로 이루어진다고 간주할 수도 있을 것이다.

게이트패드영역 및 데이터패드영역의 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b) 위에도 ITO나 TO 또는 IZO 등으로 이루어진 투명도전층(118c,118d)이 형성된다. 상기 투명도전층(118c,118d)은 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b) 보다 넓은 폭으로 형성되어 상기 투명도전층(118c,118d)이 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b)를 완전히 덮게 된다. 따라서, 외부의 산소와 반응하여 상기 게이트패드(152a) 및 데이터패드(152b)가 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 액정표시소자 제조방법은 상기와 같은 TN모드 액정표시소자에만 한정되는 것이 아니라, IPS(In Plane Switching)모드 액정표시소자나 VA(Vertical Alignment)모드 액정표시소자 등과 같은 다양한 모드의 액정표시소자 와 다양한 구조의 액정표시소자에 적용될 수 있을 것이다.

이하에서는 IPS모드 액정표시소자를 예를 들어 설명하여 본 발명의 제조방법이 다양한 모드와 구조에 적용될 수 있음을 보여줄 것이다.

일반적으로 TN모드 액정표시소자에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.

이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시소자가 제안되고 있지만, 그중에서도 IPS모드 액정표시소자가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 IPS모드 액정표시소자는 화소내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.

도 4a∼도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면으로, 이실시예에서는 상기한 IPS모드 액정표시소자의 제조방법을 나타낸다.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1기판(220)에 스퍼터링법 또는 증착법에 의해 도전물질을 적층한 후 제1마스크를 이용해서 식각하여 표시영역에 Cu나 Cu합급, Al과 AlNd와 같은 Al합금 등의 단일층이나 Mo/AlNd 등의 이중층 또는 ITO/Mo/AlNd 등의 3중층으로 이루어진 게이트전극(211) 및 공통전극(205)을 형성하고 축적용량영역에 공통라인(216)을 형성한다. 또한, 게이트패드영역에 게이트패 드(252a)를 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(205)과 공통라인(216)은 전긱적으로 연결되어 있다. 이어서, 상기 제1기판(2120) 전체 걸쳐서 SiOx나 SiNx와 같은 유기물 및 Si와 같은 반도체를 CVD법에 의해 연속 적층하여 절연층(222a) 및 반도체층(212a)을 형성한 후 그 위에 Mo, Ti, Mo, Ta, Cr, Ag, MoW, Al, Al합금, Cu, Cu합금 등을 적층하여 도전층(213a)을 형성한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(212a)의 상부에는 불순물이 도핑된 불순물반도체층이 형성된다.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2마스크를 이용하여 상기 도전층(213a)을 식각한 후 식각된 도전층(213b)에 의해 도전층(213b) 하부의 반도체층(112a)과 절연층(222a)을 식각하여 게이트절연층(222) 및 반도체층(212)을 형성한다. 또한, 축적용량영역에 절연층(222c) 및 반도체층(212c)을 사이에 두고 공통라인(216)과 오버랩되는 화소전극라인(219)을 형성한다. 이때, 게이트패드영역의 게이트패드(252a) 및 데이터패드영역의 데이터패드(252b)는 외부로 노출된다.

그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제1기판(220) 전체에 걸쳐서 ITO나 TO 또는 IZO 등으로 이루어진 투명도전층(207a)을 형성한 후, 도 4d에 도시된 바와 같이 제3마스크를 이용해서 상기 투명도전층(207a)을 식각하여 표시영역의 도전층(213b) 상부에 상기 도전층(213b)의 일부(박막트랜지스터의 채널영역에 대응하는)가 노출되도록 투명도전층(207b,207c)을 형성하고 화소에 화소전극(207)을 형성한다. 이때, 게이트패드영역과 데이터패드영역에는 각각 게이트패드(252a) 및 데이터패드(252b)를 덮는 투명도전층(207e,207f)이 형성되며, 축적용량영역의 화소 전극라인(219) 위에도 투명도전층(207d)이 형성된다. 화소전극라인(219)은 그 위의 투명도전층(207d)에 의해 화소전극(207)과 전기적으로 연결된다.

이어서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 투명도전층(207b,207c)을 마스크로 사용하여 노출된 도전층(213b)을 식각하여 상기 반도체층(212) 위에 소스전극(213) 및 드레인전극(214)을 형성하고 반도체층(212) 위의 불순물 반도체층을 식각하여 오믹컨택층(도면표시하지 않음)을 형성한다. 이때, 축적용량영역에서는 투명도전층(207d)이 화소전극라인(219)의 일부 영역 위에만 형성되어 화소전극라인(219)과 반도체층(212c)의 일부가 식각되지만, 투명도전층(207d)이 화소전극라인(219)의 전체 영역 위에 형성되어 화소전극라인(219)과 반도체층(212c)이 식각되지 않을 수도 있다. 그 후, 제1기판(220) 전체에 걸쳐서 유기절연물이나 무기절연물을 적층하여 보호층(224)을 형성한 후, 게이트패드영역 및 데이터패드영역의 보호층(224)을 플라즈마에 노출시키거나 산에 침액하여 상기 게이트패드(252a) 및 데이터패드(252b)를 외부로 노출시킨다.

이어서, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제2기판(230)에 블랙매트릭스(232) 및 컬러필터층(234)을 형성한 후 상기 제1기판(220) 및 제2기판(230)을 합착하고 진공주입방식 또는 액정적하방식에 의해 제1기판(220) 및 제2기판(230) 사이에 액정층(140)을 형성하여 IPS모드 액정표시소자를 완성한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 IPS모드 액정표시소자 제조방법도 게이트전극과 공통전극 및 게이트패드 형성용 제1마스크, 반도체층 형성 및 도전층(213a) 식각용 제2마스크, 화소전극 형성 및 채널영역의 도전층(213b) 단선을 위한 투명도전 층 식각용 제3마스크 등 총 3개의 마스크가 사용되는 3-마스크공정이다. 한편, 종래에 비해 제조방법이 대폭 단순화되며, 제조비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.

상기와 같은 방법에 의해 제작된 IPS모드 액정표시소자의 구조를 도 4f 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4f 및 도 5에 도시된 바와 같이, IPS모드 액정표시소자에서는 게이터라인(203)과 데이터라인(204)의 교차영역에는 박막트랜지스터(210)가 형성되어 있으며, 화소영역에는 실질적으로 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 공통전극(205) 및 화소전극(207)이 배치되어 있다. 공통전극(205)과 화소전극(207)은 제1기판(220)에 형성되는데, 공통전극(205)은 박막트랜지스터(210)의 게이트전극(211)과 동일한 금속으로 형성되고 화소전극(207)은 투명한 도전물질로 형성된다.

박막트랜지스터(210)의 소스전극(213) 및 드레인전극(214) 상부에는 투명도전층(207b,207c)이 형성되어 있으며, 상기 드레인전극(214) 상부의 투명도전층(207c)은 화소전극(207)과 전기적으로 접속된다(또는 화소전극(207)이 드레인전극(214)의 상부까지 연장된다).

화소의 상부(중앙영역도 가능)에는 절연층(즉, 게이트절연층(222))을 사이에 두고 오버랩되어 축적용량(storage capacitance)을 형성하는 공통라인(216)과 화소전극라인(219)이 배치되어 있다. 상기 공통라인(216)은 공통전극(205)과 접속되고 화소전극라인(219)은 화소전극(207)과 접속되는 것으로, 공통라인(216)은 게이트전극(211) 및 공통전극(205)과 동일한 금속으로 형성되고 화소전극라인(216)은 소스전극(213) 및 드레인전극(214)과 동일한 금속으로 형성된다. 이때, 화소전극(207)은 화소전극라인(219)까지 연장되어, 상기 화소전극(207)과 화소전극라인(219)이 전기적으로 접속된다. 상기 화소전극라인(219)은 투명도전층으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 화소전극라인(219)은 화소전극(207)과 동일한 공정에 의해 형성될 것이다.

한편, 본 발명의 제조방법에 의해 제작되는 IPS모드 액정표시소자가 도 5에 도시된 특정한 구조에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5에서는 화소내에 특정 갯수의 공통전극(205) 및 화소전극(207)이 배치되어 있지만, 상기 공통전극(205) 및 화소전극(207)의 갯수가 한정될 필요는 없을 것이다. 또한, 화소내에 배치되는 공통전극(205) 및 화소전극(207)의 구조 역시 한정될 필요는 없을 것이다.

도 6는 본 발명에 따른 IPS모드 액정표시소자의 다른 구조를 나타내는 평면도이다. 도 6에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자는 도 3f 및 도 4에 도시된 구조의 IPS모드 액정표시소자와는 그 구조가 유사하고 단지 공통전극(205) 및 화소전극(207)의 구조만이 다르다. 즉, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자에서도 공통전극(205)이 금속으로 이루어지고 화소전극(207)이 투명도전층으로 이루어져 기판상에 배치되며, 박막트랜지스터(210)의 소스전극(213) 및 드레인전극(214) 상부에는 투명도전층이 형성되어 있다. 또한, 화소전극라인(219)의 상부에도 투명도전층이 형성되어 화소전극(207)이 상기 화소전극라인(219)과 전기적으로 접속된다(또는 화소전극(207)이 상기 화소전극라인(219)의 상부까지 연장 형성된다).

한편, 이 구조의 IPS모드 액정표시소자에서는 공통전극(205)과 화소전극(207)이 화소내에서 절곡되어 있다. 이러한 절곡은 화소를 복수개의 도메인(domain)으로 분할하기 위한 것이다. 즉, 각 도메인의 액정분자를 인접하는 도메인과 서로 대칭으로 배열시켜 주시야각을 보상함으로써 시야각특성을 향상시키기 위한 것이다. 도면에서는 화소내에서 공통전극(205)과 화소전극(207)이 1회 절곡되어 2개의 도메인을 형성하지만, 상기 공통전극(205)과 화소전극(207)이 복수회 절곡되어 3개 이상의 도메인을 형성할 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 3개의 마스크를 이용하여 액정표시소자를 제조한다. 따라서, 종래 제조방법에 의해 사용되는 마스크의 갯수가 감소되며, 그 결과 제조공정이 단순화되고 제조비용이 대폭 절감된다.

Claims

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기판위에 배치되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인;

상기 기판위에 형성된 게이트전극과, 상기 게이트전극 위에 형성된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에 배치되고 금속층과 투명도전층의 2층으로 구성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터; 및

상기 화소내에 배치되어 횡전계를 형성하는 공통전극과 화소전극으로 구성되며,

상기 공통전극 및 화소전극은 기판 위에 서로 평행하게 배치되며, 상기 공통전극은 게이트전극과 동일한 물질로 형성되고 상기 화소전극은 투명도전층과 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제2항에 있어서, 상기 공통전극 및 화소전극은 화소내에서 적어도 1 회 절곡되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제2항에 있어서, 상기 화소전극은 드레인전극의 투명도전층과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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제1마스크를 이용하여 제1기판상에 게이트전극, 공통전극 및 게이트패드를 형성하는 단계;

상기 제1기판상에 절연층, 반도체층 및 금속층을 형성한 후 제2마스크를 이용하여 상기 절연층, 반도체층 및 금속층을 식각하는 단계;

제1기판상에 투명도전물질을 적층하는 단계; 및

제3마스크를 이용하여 상기 투명도전물질을 식각하여 금속층 위에 투명도전층을 형성하고 제1기판 위에 공통전극과 평행하게 배치되어 횡전계를 형성하는 화소전극을 형성하는 단계;

투명도전층을 이용해서 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및

상기 제1기판상에 보호층을 적층하고 패드를 오픈하는 단계로 구성된 액정표시소자 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 절연층, 반도체층 및 금속층을 식각하는 단계,

제1기판상에 절연층, 반도체층 및 금속층을 연속 적층하는 단계;

상기 금속층을 식각하는 단계; 및

식각된 금속층을 이용하여 절연층 및 반도체층을 한꺼번에 식각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
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