KR20050050893A - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

데이터배선과 화소전극 사이에서의 빛샘 문제를 해결하기에 알맞은 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는 소정 간격을 두고 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선 및 데이터배선의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 드레인전극과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극과; 상기 드레인전극이 드러나도록 콘택홀을 갖으며, 상기 데이터배선과 상기 화소전극의 사이 영역에서의 두께가 다른 영역보다 두껍게 형성된 제 1 보호막을 포함함을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 액정표시장치에 대한 것으로, 보다 자세하게는 데이터라인과 화소전극 사이에서의 빛샘 현상을 줄이기에 알맞은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 장점과 배치되는 면이 많이 있다.

따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

그리고 제 2 유리 기판(컬러필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R,G,B 컬러 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다. 물론, 횡전계 방식의 액정표시장치에서는 공통전극이 제 1 유리 기판에 형성되어 있다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 씨일재에 의해 합착되고 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.

이때, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 용기에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.

한편, 상기와 같이 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.

상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛이 임의로 변조되어 화상정보를 표현할 수 있다.

이러한 액정은 전기적인 특정분류에 따라 유전율 이방성이 양(+)인 포지티브 액정과 음(-)인 네거티브 액정으로 구분될 수 있으며, 유전율 이방성이 양인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향으로 액정분자의 장축이 평행하게 배열하고, 유전율 이방성이 음인 액정분자는 전기장이 인가되는 방향과 액정분자의 장축이 수직하게 배열한다.

도 1은 일반적인 TN 액정표시장치의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 하부기판(1) 및 상부기판(2)과, 상기 하부기판(1)과 상부기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 하부기판(1)은 화소영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)이 배열되고, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열되며, 상기 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 각 화소영역(P)에는 화소전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.

그리고 상기 상부기판(2)은 상기 화소영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R,G,B 컬러 필터층(8)과, 화상을 구현하기 위한 공통전극(9)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(4)으로부터 돌출된 게이트 전극과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막위에 형성된 액티브층과, 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극에 대향되도록 드레인 전극을 구비하여 구성된다.

상기 화소전극(6)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.

전술한 바와 같이 구성되는 액정표시장치는 상기 화소전극(6)상에 위치한 액정층(3)이 상기 박막 트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현할 수 있다.

전술한 바와 같은 액정패널은 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하며, 상부기판(2)의 공통전극(9)이 접지역할을 하게 되어 정전기로 인한 액정 셀의 파괴를 방지할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래 TN 액정표시장치의 하부기판의 단위 화소를 나타낸 확대 평면도이고, 도 3a는 종래 기술에 따른 액정표시장치를 나타낸 구조 단면도이고, 도 3b는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ' 선상에서의 종래 기술에 따른 액정 배열을 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3b의 단면도에 대응되는 투과율 시뮬레이션 결과도이다.

종래 기술에 따른 액정표시장치는 도 2와 도 3a에 도시한 바와 같이, 투명한 하부기판(20)상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(21)및 데이터 배선(24)과, 상기 게이트 배선(21)의 일측에서 돌출 형성된 게이트 전극(21a)과, 상기 게이트 전극(21a)을 포함한 하부기판(20)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성된 게이트 절연막(22)과, 상기 게이트 전극(21a) 상부의 상기 게이트 절연막(22)상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(23)과, 상기 데이터 배선(24)으로부터 돌출되어 상기 액티브층(23)의 일측 상부에 오버랩된 소오스 전극(24a)과, 상기 소오스 전극(24a)과 일정 간격 이격되고 액티브층(23)의 타측에 오버랩된 드레인 전극(24b)과, 상기 드레인전극(24b)이 드러나도록 콘택홀(26)을 갖도록 하부기판(20)의 전면에 균일 두께를 갖고 형성된 보호막(25)과, 상기 콘택홀(26)을 통해서 드레인전극(24b)과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극(27)과 상기 화소전극(27)을 포함한 하부기판(20) 전면에 구성된 제 1 배향막(28)으로 구성된다.

미설명 부호 23a는 오믹 콘택층이고, 30은 상부기판, 31은 블랙 매트릭스층, 32는 칼라필터층, 33은 투명 전극층, 34는 제 2 배향막이다.

상기에서 데이터 배선(24)을 중심으로 좌측과 우측 화소영역에 형성된 화소전극(27)은, 데이터배선(24)과 화소전극(27) 사이에 형성된 보호막(25)과 큰 단차를 이루고 있지 않다.

상기와 같이 구성된 종래의 액정표시장치는 도 3b에 도시한 바와 같이, 데이터배선(24)과 화소전극(27)에 전계를 인가해서 화면이 블랙(black) 상태가 되도록 할 경우, 데이터배선(24)과 화소전극(27) 사이의 전압차에 의해서 그 사이의 영역에서 전계가 왜곡되고, 이에 따라서 액정의 비틀림 현상이 발생하여 그 부분으로 빛샘 현상이 발생하게 된다.

이와 같은 빛샘 현상은 도 4의 시뮬레이션 결과에서와 같이, 블랙(black) 상태를 구현해야 할 때, 데이터배선(54)과 화소전극(57) 사이의 영역에서의 투과율이 대략 35%로 증가하는 것을 보면 알 수 있다.

도 4의 전체 단면은 도 3b의 구조와 일대일 대응되는 것으로, X축의 27.5㎛ 지점은 데이터배선(54)의 중심부분에 대응되고, 투과율이 35%인 지점(20㎛와 32.5㎛)은 데이터배선(54)과 화소전극(57) 사이의 영역에 대응된다.

상기에서와 같이 화면이 블랙(black) 상태를 나타내야 할 때, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 영역에서 전계 왜곡에 의해서 투과율이 증가하게 되면, 그 영역에서 빛샘 현상이 발생하게 된다.

한편, 상기와 같은 빛샘 문제를 막기 위해서 상부기판에 형성되는 블랙 매트릭스층의 폭을 넓게 형성하기도 하는데, 이와 같이 블랙 매트릭스층의 폭을 넓게 형성하면 빛샘 현상은 방지할 수 있지만, 개구율이 감소하게 되는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 데이터배선과 화소전극 사이에서의 빛샘 문제를 해결하기에 알맞은 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는 소정 간격을 두고 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선 및 데이터배선의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 드레인전극과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극과; 상기 드레인전극이 드러나도록 콘택홀을 갖으며, 상기 데이터배선과 상기 화소전극의 사이 영역에서의 두께가 다른 영역보다 두껍게 형성된 제 1 보호막을 포함함을 특징으로 한다.

상기에서 제 1 보호막은 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소전극 사이에 구성됨을 특징으로 한다.

상기 화소전극과 상기 제 1 보호막 사이의 두께는, 적어도 2000Å이상이 되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기 제 2 기판에는, 상기 게이트배선과 상기 데이터 배선 및 상기 박막 트랜지스터 부분에 대응되는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층과, 각 화소영역에 대응되는 영역에 형성된 컬러 필터층과, 상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성된 투명 전극층과, 상기 투명 전극층상에 형성된 제 2 배향막이 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 소정 간격을 두고 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선 및 데이터배선의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 드레인전극이 드러나도록 콘택홀을 갖도록 상기 제 1 기판상에 형성된 제 2 보호막과; 상기 데이터배선 상부 및 그 인접 영역에 형성된 추가 보호막과, 상기 드레인전극과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극을 포함함을 특징으로 한다.

상기 추가 보호막은 상기 데이터배선의 상부를 포함한 상기 데이터배선과 상기 화소전극 사이 영역에 형성됨을 특징으로 한다.

상기 추가 보호막의 두께는 적어도 2000Å이상이 되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선을 형성하는 단계; 상기 게이트배선을 포함한 상기 기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계; 상기 게이트배선과 교차 배치되어 화소영역을 정의하도록 데이터배선을 형성하는 단계; 상기 액티브층의 일측 및 타측에 오버랩되도록 소오스전극과 드레인전극을 형성하는 단계; 상기 기판상에 상기 데이터배선을 포함한 인접영역에서 다른 영역보다 높은 단차를 갖도록 제 1 보호막을 형성하는 단계; 상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역에 화소전극을 형성함을 특징으로 한다.

상기 제 1 보호막은, 상기 제 1 보호막상에 제 1 감광막을 도포하는 단계; 마스크를 이용하여 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상해서 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제 1 감광막을 이용해서 상기 제 1 보호막을 식각하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 마스크는 화소전극 형성용 마스크이고, 상기 제 1 감광막은 네가티브 감광막인 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 보호막은 특히, 상기 데이터배선과 상기 화소전극 사이 영역에서 다른 영역보다 높은 단차를 갖도록 형성함을 특징으로 한다.

상기 화소전극은 상기 제 1 보호막을 포함한 상기 기판 전면에 투명 도전막과 과 제 2 감광막을 차례로 형성하는 단계; 상기 마스크를 이용하여 상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 화소영역 상부에만 남도록 상기 제 2 감광막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제 2 감광막을 마스크로 상기 투명 도전막을 식각해서 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 화소전극은, 상기 제 1 보호막과 동일한 마스크를 사용하여 형성함을 특징으로 한다.

상기 제 2 감광막은 포지티브 감광막인 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 감광막이 포지티브 감광막일 경우, 상기 제 2 감광막은 네가티브 감광막인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선을 형성하는 단계; 상기 게이트배선을 포함한 상기 기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계; 상기 게이트배선과 교차 배치되어 화소영역을 정의하도록 데이터배선을 형성하는 단계; 상기 액티브층의 일측 및 타측에 오버랩되도록 소오스전극과 드레인전극을 형성하는 단계; 상기 기판상에 제 2 보호막을 형성하는 단계; 상기 데이터배선을 포함한 인접영역에서 다른 영역보다 높은 단차를 갖도록 상기 제 2 보호막 상에 추가 보호막을 형성하는 단계; 상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역에 화소전극을 형성함을 특징으로 한다.

상기 추가 보호막은 특히, 상기 데이터배선과 상기 화소전극 사이 영역에 형성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 TN 액정표시장치의 하부기판의 단위 화소를 나타낸 확대 평면도이고, 도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TN 액정표시장치의 구조 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TN 액정표시장치의 구조 단면도이다.

그리고 도 7은 종래와 본 발명의 데이터배선과 화소전극 사이의 구조를 비교한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 투과율 시뮬레이션 결과도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 도 5와 도 6a에 도시한 바와 같이, 투명한 하부기판(50)상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(51)및 데이터 배선(54)과, 상기 게이트 배선(51)의 일측에서 돌출 형성된 게이트 전극(51a)과, 상기 게이트 전극(51a)을 포함한 하부기판(50)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성된 게이트 절연막(52)과, 상기 게이트 전극(51a) 상부의 상기 게이트 절연막(52)상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(53)과, 상기 데이터 배선(54)으로부터 돌출되어 상기 액티브층(53)의 일측 상부에 오버랩된 소오스 전극(54a)과, 상기 소오스 전극(54a)과 일정 간격 이격되고 액티브층(53)의 타측에 오버랩된 드레인 전극(54b)과, 상기 드레인전극(54b)이 드러나도록 콘택홀(56)을 갖으며 부분적으로 다른 두께를 갖도록 하부기판(50)의 전면에 형성된 제 1 보호막(55)과, 상기 콘택홀(56)을 통해서 드레인전극(54b)과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극(57)과, 상기 화소전극을 포함한 하부기판(50) 상부에 형성된 제 1 배향막(58)으로 구성된다.

상기 제 1 배향막(58)은 폴리이미드(polyimide)로 이루어졌다.

상기 제 1 보호막(55)은 화소영역에서의 두께가 다른 영역에서의 두께보다 두껍게 형성된다. 특히, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이에서의 두께가 다른 영역에서의 두께 보다 두껍게 형성되도록 단차를 갖는다.

이와 같이 단차를 갖도록 제 1 보호막(55)이 구성된 이유는, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 전압차에 의한 전계 왜곡과 그에 따른 빛샘 문제를 해결하기 위함이다.

상기에서 화소전극(57)과 제 1 보호막(55) 사이의 두께('t1')는, 제 1 보호막(55)의 상단 높이에서 화소전극(57)의 상단 높이를 뺀 값으로 대략 2000Å이상의 두께를 갖도록 구성된다.

이와 같이 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 제 1 보호막(55)의 두께를 두껍게 하면, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 전압차를 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 빛샘이 발생하는 영역(즉, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 영역)에서 제 1 보호막(55)의 두께를 두껍게 하면, 이 영역에서의 액정층의 두께를 실제 셀 갭의 두께보다 얇게 할 수 있으므로, 투과율 즉, 빛샘 현상을 줄어들게 할 수 있다.

상기 데이터배선(54)과 화소전극(57) 사이의 액정층의 두께는, 도 3a, 도 6a 및 도 7을 보면 알 수 있는 바와 같이, 종래와 본 발명 모두 하부기판(50)과 상부기판(61) 사이의 셀 갭이 4.8㎛일 때, 종래는 데이터배선(24)과 화소전극(27) 사이의 셀 갭이 4.9㎛인데 비해서, 본 발명은 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 셀 갭이 4.3㎛로써 종래보다 얇아졌다. 이때의 본 발명의 화소전극(57)과 제 1 보호막(55) 사이의 두께('t1')는 대략 0.5㎛이다.

또한, 상기와 같이 형성된 하부기판(50)과 대응하는 상부기판(61)위에는 빛의 누설을 방지하기 위해 게이트배선과 데이터배선 및 박막 트랜지스터에 대응되는 영역에 블랙 매트릭스층(62)이 형성되어 있고, 각 화소영역에 색을 구현하기 위한 R,G,B의 컬러 필터 소자로 이루어진 컬러 필터층(63)이 형성되어 있고, 상기 칼라 필터층(63)을 포함한 상부기판(61)의 전면에 투명 전극층(64)이 형성되어 있으며, 투명 전극층(64)상에 제 2 배향막(65)이 형성되어 있다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 도 6b에 도시한 바와 같이, 투명한 하부기판(50)상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(51)및 데이터 배선(54)과, 상기 게이트 배선(51)의 일측에서 돌출 형성된 게이트 전극(51a)과, 상기 게이트 전극(51a)을 포함한 하부기판(50)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성된 게이트 절연막(52)과, 상기 게이트 전극(51a) 상부의 상기 게이트 절연막(52)상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(53)과, 상기 데이터 배선(54)으로부터 돌출되어 상기 액티브층(53)의 일측 상부에 오버랩된 소오스 전극(54a)과, 상기 소오스 전극(54a)과 일정 간격 이격되고 액티브층(53)의 타측에 오버랩된 드레인 전극(54b)과, 상기 드레인전극(54b)이 드러나도록 콘택홀(56)을 갖도록 하부기판(50)의 전면에 형성된 제 2 보호막(59)과, 상기 데이터배선(54) 및 이에 인접한 영역에 형성된 추가 보호막(60)과, 상기 콘택홀(56)을 통해서 드레인전극(54b)과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극(57)과, 상기 화소전극(57)을 포함한 하부기판(50) 상부에 형성된 제 1 배향막(58)으로 구성된다.

상기에서와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는, 데이터배선(54)을 포함한 하부기판(50) 전면에 균일한 두께를 갖도록 제 2 보호막(59)이 형성되어 있고, 데이터배선(54)의 상부를 포함한 데이터배선(54)과 화소전극(57) 사이 영역에 추가 보호막(60)이 더 형성되어 있다는 것을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치와 동일한 구성을 갖는다.

상기와 같이 추가 보호막(60)을 더 형성하면, 데이터배선(54)과 화소전극(57) 사이에서 보호막의 단차가 높게 형성되므로 본 발명의 제 1 실시예와 같이, 전계 왜곡에 의한 빛샘 현상을 방지할 수 있고, 또한 액정 셀갭이 줄어들게 됨에 따라서 투과율(빛샘)을 줄일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

이때 추가 보호막(59)의 두께('t2')는 대략 2000Å이상이 되도록 구성된다.

상기 구조는 노말리 블랙 모드(Normally black mode)를 적용할 때 그 효과를 볼 수 있는 것으로, 블랙(black) 상태일 때 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이에서의 투과율을 줄여서 안정적인 블랙(black) 상태를 구현할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 구성을 갖는 액정표시장치의 투과율에 대한 2차원 시뮬레이션 결과를 살펴보면 다음과 같다.

투과율에 관한 시뮬레이션 결과는 도 8에 도시한 바와 같이, 종래기술(-◆-)에 따른 데이터 배선과 화소전극 사이에서의 투과율은 2.62%로 높았던데 비해서, 본 발명(-■-)에 따른 데이터 배선과 화소전극 사이에서의 투과율은 0.76%로 낮았다.

상기와 같은 시뮬레이션 결과에서와 같이, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 제 1 보호막을 두껍게 형성하면, 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이에서의 투과율이 낮아짐에 따라서 블랙(black) 상태를 구현할 때 빛샘 현상이 줄어든다는 것을 알 수 있다.

다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 TN 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 도 9a에 도시한 바와 같이, 투명한 하부 기판(50)상에 도전성 금속을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 이용하여 도전성 금속을 패터닝하여, 일 끝단이 소정면적으로 넓게 구성되는 게이트 패드(도시되지 않음)와 상기 게이트 패드에서 일 방향으로 연장된 게이트 배선(51)과 상기 게이트 배선(51)에서 일 방향으로 돌출 형성된 게이트 전극(51a)을 형성한다.

이후에 상기 게이트 전극(51a)이 형성된 하부기판(50)의 전면에 게이트 절연막(52)을 형성한다.

여기서 상기 게이트 절연막(52)은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO₂)을 사용할 수 있다.

이후에 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(52)상에 반도체층(아몰퍼스실리콘 + 불순물 아몰퍼스실리콘)을 형성한다.

이어, 상기 반도체층을 포토 및 식각 공정으로 패터닝하여, 상기 게이트 전극(51a) 상부에 아일랜드(island) 형태를 갖는 액티브층(53)을 형성한다.

이후에 상기 액티브층(53)이 형성된 하부기판(50)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 포토 및 식각 공정을 통해 패터닝하여, 상기 게이트 배선(51)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선(54)을 형성하고, 끝단에 소정면적을 갖는 소오스 패드(도시되지 않음)와, 상기 데이터 배선(54)에서 일 방향으로 돌출 연장된 소오스전극(54a)과, 소오스전극(54a)과 일정간격 격리된 드레인전극(54b)을 형성한다.

상기 소오스전극(54a)과 드레인전극(54b)을 형성할 때, 채널영역 상부의 아몰퍼스 실리콘층을 과도 식각하여 상기 소오스전극(54a)과 액티브층(53) 사이 및 드레인전극(54b)과 액티브층 사이에 오믹 콘택층(53b)을 형성한다.

이후에 도 9c에 도시한 바와 같이, 데이터라인(54)이 형성된 하부기판(50)의 전면에 제 1 보호막(55)을 형성한다.

상기 제 1 보호막(55)은 아크릴, 폴리 이미드, BCB(Benzo Cyclo Butene), 산화막, 질화막 중에서 적어도 하나를 사용하여 형성할 수 있다.

이어, 상기 제 1 보호막(55)상에 제 1 감광막(70)을 도포한다. 이때 제 1 감광막(70)은 네가티브 감광막으로써, 노광된 부분이 남는 성질을 갖고 있다.

다음에 화소전극 형성용 마스크(71)를 이용하여 상기 제 1 감광막(70)을 노광 및 현상해서 화소영역을 제외한 부분의 제 1 감광막(70)만 남도록 패터닝 한다.

이후에 도 9d에 도시한 바와 같이, 패터닝된 제 1 감광막(70)을 마스크로 화소영역 상부의 제 1 보호막(55)만 소정 두께 남도록 더 식각해서, 단차를 갖는 제 1 보호막(55)을 형성한다.

이와 같은 공정은 데이터배선(54)과 화소전극 사이의 제 1 보호막(55)의 두께를 두껍게해서 투과율을 줄여주기 위함이다.

다음에, 제 1 보호막(55)을 포함한 하부기판(50) 전면에 투명 도전막(57a)과 제 2 감광막(72)을 차례로 형성한다. 이때 제 2 감광막(72)은 포지티브 감광막으로써, 노광된 부분만 제거되는 성질을 갖고 있다.

이후에 상기에 사용한 화소전극 형성용 마스크(71)를 이용하여 제 2 감광막(72)을 노광 및 현상해서, 화소영역 상부에만 남도록 제 2 감광막(72)을 패터닝 한다.

다음에 도 9e에 도시한 바와 같이, 패터닝된 제 2 감광막(72)을 마스크로 투명 도전막(57a)을 식각해서 화소영역에 화소전극(57)을 형성한다.

이어, 화소전극(57)을 포함한 하부기판(50)의 전면에 제 1 배향막(58)을 형성한다.

상기에서 제 1 감광막(70)이 포지티브 감광막일 경우, 상기 제 2 감광막(72)은 네가티브 감광막을 사용하고, 이때는 화소전극(57)을 제외한 부분을 차광하는 마스크를 사용한다.

상기와 같은 공정 진행에 의해서, 데이터배선(54)과 화소전극(57) 사이에는 제 1 보호막(55)이 단차를 갖고 다른 영역 보다 두껍게 형성된다.

또한, 동일한 마스크(71)를 사용해서 제 1 보호막(55)과 화소전극(57)을 형성하기 때문에, 단차를 갖는 제 1 보호막(55)을 형성하기 위해서 추가적인 마스크가 필요하지 않으므로 생산비를 절약할 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 형성하기 위한 제조방법은, 제 1 보호막(55) 대신에 박막 트랜지스터를 포함한 하부기판(50) 전면에 제 2 보호막(59)을 균일한 두께로 증착한 후에, 제 2 보호막(59)상에 제 3 보호막을 증착한 후 포토공정으로 제 3 보호막을 식각해서 데이터 배선(54)과 화소전극(57) 사이의 제 2 보호막(59)상에 추가 보호막(60)을 더 형성한다는 것을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법과 동일하므로 이하, 생략하기로 한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

상기의 구성을 갖는 본 발명의 액정표시장치 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 데이터배선과 화소전극 사이의 제 1 보호막을 단차를 갖도록 두껍게 형성하므로써, 데이터배선과 화소전극 사이에서의 전계 왜곡에 따른 빛샘 현상을 방지할 수 있다.

둘째, 제 1 보호막과 화소전극 형성을 동일한 마스크로 진행할 수 있으므로, 추가 마스크 필요없이 단차를 갖는 제 1 보호막을 형성할 수 있다. 이에 의해서 생산원가를 절약할 수 있다는 효과가 도출된다.

도 1은 일반적인 TN 액정표시장치의 일부를 나타낸 분해 사시도

도 2는 종래의 TN 액정표시장치의 하부기판의 단위 화소를 나타낸 확대 평면도

도 3a는 종래 기술에 따른 액정표시장치를 나타낸 구조 단면도

도 3b는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ' 선상에서의 종래 기술에 따른 액정 배열을 나타낸 단면도

도 4는 도 3b의 단면도에 대응되는 투과율 시뮬레이션 결과도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TN 액정표시장치의 하부기판의 단위 화소를 나타낸 확대 평면도

도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TN 액정표시장치의 구조 단면도

도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TN 액정표시장치의 구조 단면도

도 7은 종래와 본 발명의 데이터배선과 화소전극 사이의 구조를 비교한 도면

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 투과율 시뮬레이션 결과도

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 TN 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 하부기판 51 : 게이트 배선

51a : 게이트 전극 52 : 게이트 절연막

53 : 액티브층 53a : 오믹 콘택층

54 : 데이터 배선 54a : 소오스 전극

54b : 드레인 전극 55 : 제 1 보호막

56 : 콘택홀 57 : 화소전극

57a : 투명 도전막 58 : 제 1 배향막

59 : 제 2 보호막 60 : 추가 보호막

61 : 상부기판 62 : 블랙 매트릭스층

63 : 칼라필터층 64 : 투명 전극층

65 : 제 2 배향막 70 : 제 1 감광막

71 : 마스크 72 : 제 2 감광막

Claims (17)

1. 소정 간격을 두고 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;

   상기 게이트배선 및 데이터배선의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와;

   상기 드레인전극과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극과;

   상기 드레인전극이 드러나도록 콘택홀을 갖으며, 상기 데이터배선과 상기 화소전극의 사이 영역에서의 두께가 다른 영역보다 두껍게 형성된 제 1 보호막을 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기에서 제 1 보호막은 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소전극 사이에 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 화소전극과 상기 제 1 보호막 사이의 두께는, 적어도 2000Å이상이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 기판에는,

   상기 게이트배선과 상기 데이터 배선 및 상기 박막 트랜지스터 부분에 대응되는 영역에 형성된 블랙 매트릭스층과,

   각 화소영역에 대응되는 영역에 형성된 컬러 필터층과,

   상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성된 투명 전극층과,

   상기 투명 전극층상에 형성된 제 2 배향막이 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 소정 간격을 두고 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;

   상기 게이트배선 및 데이터배선의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와;

   상기 드레인전극이 드러나도록 콘택홀을 갖도록 상기 제 1 기판상에 형성된 제 2 보호막과;

   상기 데이터배선 상부 및 그 인접 영역에 형성된 추가 보호막과,

   상기 드레인전극과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극을 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 추가 보호막은 상기 데이터배선의 상부를 포함한 상기 데이터배선과 상기 화소전극 사이 영역에 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 추가 보호막의 두께는 적어도 2000Å이상이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선을 형성하는 단계;

   상기 게이트배선을 포함한 상기 기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계;

   상기 게이트배선과 교차 배치되어 화소영역을 정의하도록 데이터배선을 형성하는 단계;

   상기 액티브층의 일측 및 타측에 오버랩되도록 소오스전극과 드레인전극을 형성하는 단계;

   상기 기판상에 상기 데이터배선을 포함한 인접영역에서 다른 영역보다 높은 단차를 갖도록 제 1 보호막을 형성하는 단계;

   상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역에 화소전극을 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 보호막은,

   상기 제 1 보호막상에 제 1 감광막을 도포하는 단계;

   마스크를 이용하여 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상해서 패터닝하는 단계;

   상기 패터닝된 제 1 감광막을 이용해서 상기 제 1 보호막을 식각하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 마스크는 화소전극 형성용 마스크이고, 상기 제 1 감광막은 네가티브 감광막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 제 1 보호막은 특히, 상기 데이터배선과 상기 화소전극 사이 영역에서 다른 영역보다 높은 단차를 갖도록 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 화소전극은 상기 제 1 보호막을 포함한 상기 기판 전면에 투명 도전막과 과 제 2 감광막을 차례로 형성하는 단계;

    상기 마스크를 이용하여 상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 화소영역 상부에만 남도록 상기 제 2 감광막을 패터닝하는 단계;

    상기 패터닝된 제 2 감광막을 마스크로 상기 투명 도전막을 식각해서 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 화소전극은, 상기 제 1 보호막과 동일한 마스크를 사용하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 2 감광막은 포지티브 감광막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
15. 제 9 항 또는 제 12 항에 있어서,

    상기 제 1 감광막이 포지티브 감광막일 경우, 상기 제 2 감광막은 네가티브 감광막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
16. 기판상에 게이트전극을 구비한 게이트배선을 형성하는 단계;

    상기 게이트배선을 포함한 상기 기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계;

    상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계;

    상기 게이트배선과 교차 배치되어 화소영역을 정의하도록 데이터배선을 형성하는 단계;

    상기 액티브층의 일측 및 타측에 오버랩되도록 소오스전극과 드레인전극을 형성하는 단계;

    상기 기판상에 제 2 보호막을 형성하는 단계;

    상기 데이터배선을 포함한 인접영역에서 다른 영역보다 높은 단차를 갖도록 상기 제 2 보호막 상에 추가 보호막을 형성하는 단계;

    상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역에 화소전극을 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 추가 보호막은 특히, 상기 데이터배선과 상기 화소전극 사이 영역에 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.