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KR20060077296A - 액정 표시 장치의 돌기 형성 방법 및 이를 이용한 액정표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치의 돌기 형성 방법 및 이를 이용한 액정표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20060077296A
KR20060077296A KR1020040116109A KR20040116109A KR20060077296A KR 20060077296 A KR20060077296 A KR 20060077296A KR 1020040116109 A KR1020040116109 A KR 1020040116109A KR 20040116109 A KR20040116109 A KR 20040116109A KR 20060077296 A KR20060077296 A KR 20060077296A
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KR
South Korea
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source
substrate
liquid crystal
semiconductor layer
material layer
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Withdrawn
Application number
KR1020040116109A
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English (en)
Inventor
조명준
Original Assignee
엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지.필립스 엘시디 주식회사 filed Critical 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority to KR1020040116109A priority Critical patent/KR20060077296A/ko
Publication of KR20060077296A publication Critical patent/KR20060077296A/ko
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Abstract

본 발명은 터치 불량을 방지하기 위해 반도체층 및 소오스/드레인 금속층의 적층 구조의 돌기 구조를 갖도록 형성하며, 상기 돌기의 소오스/드레인 금속층의 습식각시 먼저 로딩되는 측의 소오스/드레인 금속층이 더 많이 식각됨을 감안하여 이 부위를 보상 설계함으로써 액정 패널 전체의 셀 갭 안정성을 갖는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법은 공정시 일 방향의 로딩 방향을 갖는 기판을 준비하는 단계와, 기판 상에 반도체층 물질층, 소오스/드레인 물질층을 차례로 증착하는 단계와, 상기 소오스/드레인 물질층 상부에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 상부에, 차광부와 상기 차광부 주변에 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 반투과부와 나머지 영역에 투과부를 갖는 패턴 마스크를 대응시키는 단계와, 상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 상기 패턴 마스크의 차광부에 대응되는 부위는 제 1 두께로 형성하고, 반투과부에 대응되는 부위에는 제 2 두께(<제 1 두께)를 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층 및 반도체층 물질층을 동일 폭으로 1차 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제 2 두께만큼 제거하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 2차 식각하여 상기 반도체층 물질층 중앙에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
돌기, 보상 설계, 4마스크, 5마스크, 셀 갭 균일, 칼럼 스페이서

Description

액정 표시 장치의 돌기 형성 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법{Method for Manufacturing Projection in Liquid Crystal Display Device and Method for Manufacturing with Using the same}
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 분해사시도
도 2는 액정 적하 방식을 이용한 액정 표시 자치의 제조 공정을 나타낸 공정 흐름도
도 3은 종래의 액정 표시 장치의 칼럼 스페이서를 포함한 구조 단면도
도 4a 및 도 4b는 터치 얼룩이 일어나는 부위의 평면도 및 단면도
도 5는 돌기 구조를 나타낸 개략도
도 6a 및 도 6b는 설계하고자 하는 돌기를 나타낸 평면도
도 7a 및 도 7b는 돌기 형성 후의 평면도 및 단면도
도 8은 돌기의 소오스/드레인 금속층 형성 방법을 나타낸 공정도
도 9는 완성된 돌기와 이에 대응되는 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도
도 10은 돌기를 갖는 구조의 영역별 셀 갭 경향을 나타낸 그래프
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 이용되는 돌기 설계도 및 소오스/드레인 금속층의 식각 후 모습을 나타낸 단면도
도 12a 내지 도 12d는 4마스크 공정에서의 돌기 형성 공정을 나타낸 공정 단 면도
도 13a 내지 도 13d는 5마스크 공정에서의 돌기 형성 공정을 나타낸 공정 단면도
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 돌기 형성 방법으로 완성된 돌기의 평면도 및 단면도
도 15는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법으로 형성된 액정 표시 장치의 평면도
도 16은 도 15의 I~I' 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 제 1 기판 101 : 게이트 라인
101a : 게이트 전극 102 : 데이터 라인
102a : 소오스 전극 102b : 드레인 전극
103 : 화소 전극 104 : 반도체층
105 : 게이트 절연막 106 : 보호막
107a : 공통 전극 107 : 공통 라인
120 : 제 2 기판 121 : 블랙 매트릭스층
122 : 컬러 필터층 123 : 오버코트층
130 : 돌기 131 : 반도체층 패턴
132 : 소오스/드레인 금속층의 설계치
132a : 소오스/드레인 금속층의 실제 패턴
141 : 제 1 칼럼 스페이서 142 : 제 2 칼럼 스페이서
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 터치 불량을 방지하기 위해 반도체층 및 소오스/드레인 금속층의 적층 구조의 돌기 구조를 갖도록 형성하며, 상기 돌기 구조를 형성시 식각 특성에 따라 보상 설계함으로써 액정 패널 전체의 셀 갭 안정성을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 액정 표시 장치(LCD)가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘 도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치와 이의 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
액정 표시 장치는, 도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)과, 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 주입된 액정층(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(1)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)과, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열된다. 그리고, 상기 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인에 신호에 따라 상기 데이터 라인의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극에 인가한다.
그리고, 상기 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)이 형성되고, 상기 컬러 필터층(8)위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)과 공통 전극(9) 사이의 전 계에 의해 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 형성된 액정층(3)이 배향되고, 상기 액정층(3)의 배향 정도에 따라 액정층(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정 표시 장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시 장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 횡전계(IPS : In Plane Switching) 모드 액정 표시 장치가 개발되었다.
횡전계 모드 액정 표시 장치는 제 1 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극이 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.
한편, 일반적인 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 방법에 따라 액정 주입 방식 제조 방법과 액정 적하 방식 제조 방법으로 구분할 수 있다.
먼저, 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
주입하고자 하는 액정 물질이 담겨져 있는 용기와 액정을 주입할 액정 패널을 챔버(Chamber) 내부에 위치시키고, 상기 챔버의 압력을 진공 상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포함과 동시에 상기 액정 패널의 내부 공간을 진공 상태로 만든다.
그리고, 원하는 진공 상태에서 상기 액정 패널의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 상기 챔버 내부의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태로 만들어 상기 액정 패널 내부의 압력과 챔버의 압력 차이에 의해 액정 주입구를 통해 액정 물질이 상기 액정 패널 내부로 주입되도록 한다.
이러한 액정 주입 방식의 액정 표시 장치 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 단위 패널로 컷팅한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다.
둘째, 대면적의 액정 표시 장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.
셋째, 상기와 같이 공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되므로 여러개의 액정 주입 장비가 요구되어 많은 공간을 요구하게 된다.
따라서, 이러한 액정 주입 방식의 문제점을 극복하기 위해 두 기판 중 하나의 기판에 액정을 적하시킨 후, 두 기판을 합착시키는 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법이 개발되었다.
도 2는 액정 적하형 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
즉, 액정 적하 방식의 액정 표시 장치 제조 방법은, 두 기판을 합착하기 전에, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 적당량의 액정을 적하한 후, 두 기판을 합착하는 방법이다.
따라서, 액정 주입 방식과 같이 셀갭을 유지하기 위해 볼 스페이서를 사용하게 되면, 적하된 액정이 퍼질 때 상기 볼 스페이서가 액정 퍼짐 방향으로 이동되어 스페이서가 한쪽으로 몰리게 되므로 정확한 셀갭 유지가 불가능하게 된다.
그러므로, 액정 적하 방식에서는 볼 스페이서를 사용하지 않고 스페이서가 기판에 고정되는 고정 스페이서(칼럼 스페이서(column spacer) 또는 패턴드 스페이서(patterned spacer))를 사용해야 한다.
먼저, 액정 적하 방식의 액정 표시 장치 제조 방법은, 상기 칼럼 스페이서를 포함한 TFT 기판 및 컬러 필터 기판 전면에 배향막을 도포하고 상기 배향막을 러빙 처리한다.
이와 같이, 배향 공정이 완료된 TFT 기판과 컬러필터 기판을 각각 세정(S101)한 다음, 상기 TFT 기판과 컬러 필터 기판 중 하나의 기판 상의 일정 영역에 액정을 적하하고(S102), 나머지 기판의 각 액정 패널 영역의 외곽부에 디스펜싱 장치를 이용하여 씰 패턴을 형성한다(S103). 이 때, 상기 두 기판 중 하나의 기판에 액정도 적하하고 씰 패턴도 형성하여도 된다.
그리고 상기 액정이 적하되지 않은 기판을 반전(뒤집어서 마주보게 함)시키고(S104), 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 압력하여 합착하고 상기 씰 패턴을 경화시킨다(S105).
이어, 단위 액정 패널별로 상기 합착된 기판을 절단 및 가공한다(S106).
그리고 상기 가공된 단위 액정 패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S107)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.
도 3은 칼럼 스페이서를 포함한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 상기 게이트 라인 상을 지나는 단면을 나타내는 것으로, 칼럼 스페이서(20)가 TFT 기판(30)과 컬러 필터 기판(40) 사이의 셀 갭을 유지하도록 형성된다.
여기서, 상기 TFT 기판(30)과 컬러 필터 기판(40) 상에 각각 형성되는 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이는 도 1에 도시된 구조를 따른다.
또한, 도 3과 같이, 상기 TFT 기판(30) 상에는 상기 게이트 라인(4)과 데이터 라인(도 1의 5 참조) 사이의 층에 게이트 절연막(15)이 개재되며, 상기 데이터 라인(5)과 화소 전극(도 1의 6참조) 사이의 층에 보호막(16)이 형성되어 각 층간의 절연을 이룬다.
그리고, 상기 컬러 필터 기판(40)에는 게이트 라인(4), 데이터 라인(5) 및 박막 트랜지스터(T) 영역을 가리는 블랙 매트릭스층(7), 화소 영역에 대응되어 형성되는 컬러 필터층(8) 및 상기 블랙 매트릭스층(7), 컬러 필터층(8)을 포함한 제 2 기판(2) 전면에 공통 전극(14)이 형성된다.
상기 컬럼 스페이서(20)는 상기 컬러 필터 기판(40) 상에 셀 갭 높이로 감광성 유기 물질을 전면 도포한 후, 마스크를 이용한 노광 공정을 통해 소정의 부분에만 남기도록 패터닝하여 형성한다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 칼럼 스페이서(20)는 컬러 필터 기판(40)에 고정되어 있고, TFT 기판(30)에 접촉된다. 그리고 상기 TFT 기판(30)에 접촉되는 칼럼 스페이서의 표면은 볼 스페이서와 같이 구(球) 형상이 아니고, 평탄한 면 을 갖게 된다.
따라서, 볼 스페이서와는 달리 칼럼 스페이서를 갖는 구조에서는 스페이서와 TFT 기판(30)간의 접촉 면적이 큼을 알 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 터치 얼룩이 일어나는 부위의 모습을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 4a와 같이, 액정 패널(10)을 소정 방향으로 손가락 또는 펜으로 터치한 상태에서 훑어 지나가게 되면, 도 4b와 같이, 액정 패널의 제 2 기판(2)은 손가락 또는 펜이 지나간 방향으로 소정 간격 쉬프트하게 된다. 이 때, 터치 방향으로 쉬프팅(shifting)한 후, 상기 제 2 기판(2)은 한참동안 원 상태로 복원되지 못하고 있다. 이 경우, 상기 손가락 또는 펜 등이 지나간 자리의 액정은 흩어지며, 지나간 자리의 주변 영역에 액정이 모이는 현상이 일어난다. 이 경우, 상기 액정(3)이 모인 부위는, 칼럼 스페이서(20)의 높이로 정의되는 타 부위의 셀 갭(h2)보다 셀 갭(h1)이 높아지며, 손가락 또는 펜 등이 지나간 자리는 액정이 흩어져, 터치 부위 및 터치 주변 영역에는 액정의 부족 및 과잉이 발생하여, 터치 부위 및 그 주변 부위가 얼룩(mura)으로 관찰되는 터치 불량이 발생한다.
이러한 터치 불량이 칼럼 스페이서가 형성된 액정 표시 장치에서 관찰된 이유는, 칼럼 스페이서는 한쪽 기판에는 고정되고 대향 기판과는 면 형상으로 접촉되어, 구 형상의 볼 스페이서에 비해 기판에 접촉되는 면적이 넓기 때문으로 판단된다. 즉, 터치 불량은 스페이서의 형상 변경으로 인해 스페이서와 대향 기판간의 마찰력 증가로 원상태로의 회복이 용이하지 않기 때문으로 파악되고 있다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
칼럼 스페이서를 포함하는 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 액정의 패널면을 소정 방향으로 밀며 터치하였을 때, 서로 반대 방향으로 쉬프트된 기판이 원 상태로 복원되지 않거나 복원이 되더라도 시간이 오래 걸려, 미복원 시간 동안 터치 부위에서 밀려나간 액정이 회복되지 않아 이 부위에서 빛샘이 발생하는 경우가 발생한다. 이러한 터치로 인한 불량은 칼럼 스페이서와 대향 기판과의 접촉 면적이 큼으로 인해 상기 칼럼 스페이서와 대향 기판이 갖는 마찰력 때문으로 파악되고 있다.
이와 같은 문제점은 액정 패널의 액정층을 형성함에 있어서, 적하 방식을 이용하는 대면적의 액정 패널에서 더욱 심하게 나타난다. 이는 액정 패널 내부와 외부와의 기압차로 주입되는 액정 주입 방식과 달리, 액정 적하 방식에서 일정한 액정량을 선택하여 적하가 이루어지는데, 이 경우 공정의 따라 변동을 갖는 기판 상에 적하하는 액정의 적정량을 선택하기 곤란함에서 비롯된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 터치 불량을 방지하기 위해 반도체층 및 소오스/드레인 금속층의 적층 구조의 돌기 구조를 갖도록 형성하며, 상기 돌기의 소오스/드레인 금속층의 습식각시 먼저 로딩되는 측의 소오스/드레인 금속층이 더 많이 식각됨을 감안하여 이 부위를 보상 설계함으로써 액정 패널 전체의 셀 갭 안정성을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법은 공정시 일 방향의 로딩 방향을 갖는 기판을 준비하는 단계와, 기판 상에 반도체층 물질층, 소오스/드레인 물질층을 차례로 증착하는 단계와, 상기 소오스/드레인 물질층 상부에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 상부에, 차광부와 상기 차광부 주변에 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 반투과부와 나머지 영역에 투과부를 갖는 패턴 마스크를 대응시키는 단계와, 상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 상기 패턴 마스크의 차광부에 대응되는 부위는 제 1 두께로 형성하고, 반투과부에 대응되는 부위에는 제 2 두께(<제 1 두께)를 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층 및 반도체층 물질층을 동일 폭으로 1차 식각하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제 2 두께만큼 제거하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 2차 식각하여 상기 반도체층 물질층 중앙에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 패턴 마스크의 차광부를 기준으로 기판이 먼저 로딩되는 측에 대응되는 반투과부가 나중에 로딩되는 측에 대응되는 반투과부에 비해 크기가 크다.
상기 패턴 마스크의 먼저 로딩되는 측의 반투과부의 가로 길이는 상기 나중에 로딩되는 측의 반투과부에 비해, 상기 기판의 장변의 길이에 대해 0.00000060~70배 더 길게 하여 형성한다.
상기 1차 식각은 건식각 공정으로 진행된다.
상기 건식각 공정은 SF6, HCl, He 의 혼합 가스를 에천트로 한다.
상기 2차 식각은 습식각 공정으로 진행된다.
상기 습식각 공정은 인산, 초산, 질산 및 초순수의 혼합 용액을 에천트로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법은 공정시 일 방향의 로딩 방향을 갖는 기판을 준비하는 단계와, 기판 상에 반도체층 물질층을 증착한 후 상기 반도체층 물질층을 제 1 마스크를 이용하여 선택적으로 제거하여 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층을 포함한 기판 전면에 소오스/드레인 물질층을 전면 증착하는 단계와, 상기 소오스/드레인 물질층 상부에, 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 차광부 및 나머지 영역에 투과부를 갖는 제 2 마스크를 대응시키는 단계와, 상기 제 2 마스크를 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 선택적으로 제거하여 상기 반도체층 중앙의 위치에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제 2 마스크의 차광부는 직사각형의 형상을 가지며, 상기 반도체층의 중심에 대응하는 지점에서 상기 기판이 먼저 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이가 상기 반도체층의 중심에 나중에 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이에 비해 길다.
상기 반도체층의 중심에 대응하는 지점에서 상기 기판이 먼저 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이가 상기 반도체층의 중심에 나중에 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이에 비해 상기 기판의 장변의 길이에 대해 0.00000060~70배 더 길다.
상기 1차 식각은 건식각 공정으로 진행된다.
상기 건식각 공정은 SF6, HCl, He 의 혼합 가스를 에천트로 한다.
상기 2차 식각은 습식각 공정으로 진행된다.
상기 습식각 공정은 인산, 초산, 질산 및 초순수의 혼합 용액을 에천트로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되며, 일 방향의 로딩 방향을 갖는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 물질층, 소오스/드레인 물질층을 형성하는 단계와, 상기 소오스/드레인 물질층 상부에 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막 상부에, 차광부와 상기 차광부 주변에 제 1 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 반투과부와 나머지 영역에 투과부를 갖는 패턴 마스크를 대응시키는 단계와, 상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 상기 패턴 마스크의 차광부에 대응되는 부위는 제 1 두께로 형성하고, 반투과부에 대응되는 부위에는 제 2 두께(<제 1 두께)를 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층 및 반도체층 물질층을 동일 폭으로 1차 식각하여, 상기 게이트 라인에 수직한 방향의 데이터 라인을 형성하고, 게이트 전극을 지나는 제 1 반도체층 및 제 1 소오스/드레인 금 속층 및 상기 게이트 라인 상부의 제 2 반도체층 및 제 2 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제 2 두께만큼 제거하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 제 1, 제 2 소오스/드레인 금속층을 2차 식각하여 상기 제 1 반도체층 양측에 소오스/드레인 전극 및 상기 반도체층 물질층 중앙에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 돌기에 대응하는 위치에 칼럼 스페이서를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 제 2 칼럼 스페이서가 더 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 서로 대향되며, 일 방향의 로딩 방향을 갖는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 물질층을 증착한 후 상기 반도체층 물질층을 제 1 마스크를 이용하여 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극을 지나는 제 1 반도체층 및 상기 게이트 라인상의 소정 부위에 제 2 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 반도체층을 포함한 제 1 기판 전면에 소오스/드레인 물질층을 전면 증착하는 단계와, 상기 소오스/드레인 물질층 상부에, 제 1 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 차광부 및 나머지 영역에 투과부를 갖는 제 2 마스크를 대응시키는 단계와, 상기 제 2 마스크를 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 선택적으로 제거하여, 상기 제 1 반도체층의 양측에 소오스/드레인 금속과 상기 반도체층 중앙의 위치에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판 상에 상기 돌기에 대응하는 위치에 칼럼 스페이서를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 제 2 칼럼 스페이서가 더 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 돌기 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5와 같이, 돌기 구조는 제 1 기판(30) 상에 돌기(60)를 형성하고, 제 2 기판(40) 상에 상기 돌기(60)에 상응하는 위치에 칼럼 스페이서(55)를 형성한 구조이다.
이러한 돌기 구조는 상기 칼럼 스페이서(55)에 대향하여 상대적으로 크기(접촉 부위의 면적)가 작은 돌기(60)를 형성함으로써, 상기 칼럼 스페이서(55)와 돌기(60)간의 접촉 면적을 줄임으로써, 둘 간의 마찰력을 줄인 구조이다.
이러한 돌기 구조는, 종래의 터치 불량이 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적이 크기 때문에 발생한다는 점을 감안하여, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적을 줄임으로써, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 마찰력을 낮추어 터치 불량을 방지하는 구조이다.
도면상의 돌기 구조에서는 상기 제 1 기판(30) 상에 형성되는 돌기(60)가 아래에서부터 반도체층 패턴(61), 소오스/드레인 금속층(62)이 적층된 구조가 도시되었다. 이 경우, 상기 반도체층 패턴(61)은 박막 트랜지스터에 구성되는 반도체층과 동일 공정에서 식각되어 형성되며, 상기 소오스/드레인 금속층(62)은 데이터 라인 금속의 식각 공정시 형성된다.
이 때, 상기 반도체층 패턴(61)에 비해 소오스/드레인 금속층(62)이 좀 더 안쪽으로 더 들어가도록 식각이 일어나 상기 소오스/드레인 금속층(62)의 크기가 상기 반도체층 패턴(61)에 비해 더 작다.
도 6a 및 도 6b는 설계하고자 하는 돌기를 나타낸 평면도이며, 도 7a 및 도 7b는 돌기 형성 후의 평면도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b와 같이, 설계하고자 돌기(60)는 각각 가로변과 세로변의 길이가 같은 정방형의 반도체층 패턴(61)과 소오스/드레인 금속층(62)이 적층되어 형성된 것이다.
이 경우, 상기 소오스/드레인 금속층(62)을 패터닝하기 위한 마스크(미도시)는 도시되어 있는 소오스/드레인 금속층(62)에 대응하는 크기로 개구부(패터닝을 위해 상기 소오스/드레인 금속층 상에 형성되는 감광막이 네거티브 감광막일 경우) 또는 차광부(패터닝을 위해 상기 소오스/드레인 금속층 상에 형성되는 감광막이 파지티브 감광막일 경우)가 마련된 마스크를 이용한다.
그러나, 도 7a 및 도 7b와 같이, 실제 돌기 구조를 형성하게 되면 상기 소오스/드레인 금속층을 형성하기 위한 습식각 공정에서 먼저 로딩된 측에 에천트가 빨리 도달하게 되어 상대적으로 더 많이 식각이 일어나, 실제 형성된 소오스/드레인 금속층(62a)는 설계된 소오스/드레인 금속층(62)의 가로 길이에 비해 a의 길이만큼 더 식각되어 있다.
상기 반도체층 패턴(61)은 SF6, HCl, He 등의 에천트를 이용한 건식각으로 챔버 내에서 기판이 고정된 진행되어 원하는 프로파일의 구현이 용이하지만, 상기 소오스/드레인 금속층(62a)은 인산, 초산, 질산 및 초순수(Deionized Water)의 혼합 에천트를 샤워링 방식으로 공급하며 인라인으로 이동되는 기판 상에 진행되기 때문에 식각이 어느 부위는 더 잘되고, 어느 부위는 좀 덜하게 나타나는 경향성이 나타나는 것이다.
도 8의 돌기의 소오스/드레인 금속층 형성 방법을 나타낸 도면이다.
이와 같이, 돌기의 소오스/드레인 금속층이, 디자인한 형상에 비해 일측으로 더 치우쳐 식각이 일어남은 도 8과 같이, 상기 소오스/드레인 금속층을 식각함에 에천트의 공급량이 로딩 방향에 대해, 상기 소오스/드레인 금속층 형성 부위의 좌우 양측에서 다르기 때문으로 추측된다. 즉, 에천트를 공급하는 샤워는 고정되어 있고, 기판이 일측으로 로딩되면서 먼저 들어오는 측이 상대적으로 에천트가 먼저 공급되고 또한 더 많이 공급되기 때문이다.
이와 같이, 상기 반도체층 패턴(61)과 소오스/드레인 금속층(62a)의 적층 구조의 돌기는 상기 반도체층 패턴(61)과 소오스/드레인 금속층(62a)이 그 성분이 다르고, 식각 성향이 달라 각각 다른 에천트를 이용하여 식각이 이루어지기 때문에, 상기 소오스/드레인 금속층(62a)이 상대적으로 중심에서 치우져서 형성된다. 이는 상기 반도체층 패턴(61)과 소오스/드레인 금속층(62a)을 서로 다른 별개의 마스크를 이용하여 식각 공정을 진행하는 5마스크 공정에서나 동일 마스크의 각 영역을 달리 정의하여 식각 공정을 진행하는 4마스크 공정에서나 동일하게 나타나는 현상이다. 이는 마스크의 수의 관계없이 상기 소오스/드레인 금속층(62a)을 식각함에는, 반도체층 패턴을 식각함과 달리 습식각 공정이 더 추가되기 때문이다.
도 9는 완성된 돌기와 이에 대응되는 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도이다.
도 9와 같이, 반도체층 패턴(61) 상에, 일측으로 치우침이 일어나서 형성된 소오스/드레인 금속층(62a)을 갖는 돌기(60)와 칼럼 스페이서(55)가 대응할 때는 상기 돌기(60)의 상부, 즉, 소오스/드레인 금속층(62a)의 표면이 상기 칼럼 스페이서(55)의 일측으로 치우치게 된다.
실제 칼럼 스페이서(55)의 영역을 정의하는 것은, 상기 제 1 기판(30) 상에 형성되는 돌기(60)의 하부, 즉, 제 1 기판(30) 상에 형성되는 면에 대응하여서이다.
그런데, 상기 칼럼 스페이서(55)의 형성 부위와 상기 돌기(60)의 하부면의 중심을 맞추게 되면, 상기 소오스/드레인 금속층(62a)이 일측으로 치우침이 일어나게 됨에 따라 제 1, 제 2 기판(30, 40) 합착시 상기 돌기(60)의 소오스/드레인 금속층(62a)에 대해 상기 칼럼 스페이서(55)는 치우쳐서 대응되게 된다. 이 경우, 합착시 가압에 의해 상기 돌기(60)와 접촉하는 부위의 칼럼 스페이서(55)의 변형이 일어나고 이와 같이, 상기 칼럼 스페이서(55)의 좌우 불균형 변형으로 인한, 셀 갭 불균형이 일어난다.
도 10은 돌기를 갖는 구조의 영역별 셀 갭 경향을 나타낸 그래프이다.
도 10과 같이, 액정 패널에 있어서, 기판의 일측으로부터 거리를 늘려가며 총 4개의 가로 라인 상에서 셀 갭을 관찰하면, 상기 가로 라인들 상에서 공통적으로 셀 갭이 낮아지는 현상이 관찰된다. 이와 같이, 셀 갭이 낮아지는 부위는 액정 패널의 구동시 세로선상의 줄무늬로 나타나고 있다.
이와 같이, 세로선상의 줄무늬가 나타나는 것은, 상기 돌기 구조의 좌우측 식각률 차이에 의한 소오스/드레인 금속층의 치우침에 의한 영향으로 나타난 칼럼 스페이서의 셀 갭 불균일을 원인으로 생각하고 있다.
실험상 기판의 크기가 1100mm*1250mm일 때는 상기 치우침은 0.8㎛이며, 기판의 크기가 590mm*670mm일 때는, 상기 치우침은 0.4㎛로 나타났다.
이하에서는 상술한 돌기 구조의 셀 갭 불균일을 제어하고자 하는 상기 돌기 구조의 치우침이 일어나는 부분을 보상 설계한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 이용되는 돌기 의 설계 패턴을 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 11a 및 도 11b와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기는 기판의 로딩 방향에 대해 먼저 로딩되는 측의 소오스/드레인 금속층을 a 폭만큼 키워 형성한다.
이는 소오스/드레인 금속층을 형성하기 위한 습식각시 상기 기판이 먼저 로딩되는 측이 더 식각되기 때문에 이를 보상(offset)하여 더 설계한 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 실험상 기판의 크기가 1100mm*1250mm일 때는 상기 치우침은 0.8㎛이며, 기판의 크기가 590mm*670mm일 때는, 상기 치우침은 0.4㎛로 나타났다. 이 경우, 기판의 장변이 가로라 한다면 치우침의 보상은 바람직하게는 가로 길이의 0.00000064배~0.000000067배로, 보다 넓게는 0.00000060~0.00000070배로 먼저 로딩된 측의 부위를 늘려 보정한다. 이러한 길이의 보정은 마스크 상에서 소오스/드레인 금속층 형성 부위에 대응되는 차광부(상기 소오스/드레인 금속층을 정의하기 위한 감광막이 파지티브 계열일 때) 또는 투과부(상기 소오스/드레인 금속층을 정의하기 위한 감광막이 네거티브 계열일 때)에 대응하여서이다.
이하에서는, 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법에 대해서 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
한편, 액정 표시 장치의 제 1 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터 어레이는 반도체층(반도체층 패턴)과 데이터 라인층(소오스/드레인 금속층)을 동일 마스크로 형성하는지의 여부에 따라 4마스크 공정 또는 5마스크 공정으로 나뉜다. 4마스크 공정은 게이트 라인, 반도체층 및 데이터 라인, 보호막 홀, 화소 전극의 순으로 마스크가 필요한 공정이며, 5마스크 공정은 여기서, 반도체층 형성과 데이터 라인의 형성을 별도의 마스크를 이용하는 공정이다.
이하에서는 4 마스크 공정과 5 마스크 공정에서 돌기 제조 공정을 차례로 소개한다.
도 12a 내지 도 12d는 4 마스크 공정에 의한 돌기 제조 공정을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 4 마스크 공정은 도 12a 와 같이, 제 1 기판(100) 상에 게이트 라인 (101)을 형성한다.
이어, 상기 게이트 라인(101)을 포함한 제 1 기판(100) 전면에 게이트 절연막(105), 반도체층 물질층(131c), 소오스/드레인 물질층(132c)을 형성한다.
이어, 상기 소오스/드레인 물질층 상부에 감광막(160)을 형성한다.
이어, 상기 제 1 기판(100) 상부에 소정 간격 이격하여, 소정 부위의 차광부(71), 그 양측에 제 1, 제 2 반투과부(72a, 72b), 나머지 영역에 투과부(73)가 형성된 마스크(70)를 준비한다. 여기서, 상기 제 1 반투과부(72a)는 제 1 기판(100)이 먼저 로딩되는 측으로 폭이 작고, 반대측인 제 2 반투과부(72b)는 이보다 폭이 크다. 여기서, 상기 마스크(70)의 차광부(71) 및 제 1, 제 2 반투과부(72a, 72b)에 대응되는 부위가 반도체층 패턴(도 12b의 131참조)이 형성될 부위이며, 상기 제 1, 제 2 반투과부(72a, 72b)에 대응되는 부위가 상기 반도체층 패턴(131)에 비해 상기 소오스/드레인 물질층(132c)이 상대적으로 더 패터닝될 부위이다.
이어, 도 12b와 같이, 상기 마스크(70)를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여 제 1 감광막 패턴(160a)을 형성한다.
이 때, 상기 마스크(70)의 제 1, 제 2 반투과부(72a, 72b)에 대응되었던 부위는 노광 및 현상시 차광부에 대응되었던 부위에 비해 상대적으로 소정 두께 더 식각되어 도 12b와 같이, 제 1 감광막 패턴(160a)은 영역별 두께차를 나타낸다.
이어, 상기 제 1 감광막 패턴(160a)을 마스크로 하여 상기 감광막 패턴이 남아있지 않은 부위에, SF6, HCl, He 등의 혼합 가스를 에천트(etchant)로 하여 상기 소오스/드레인 물질층 및 반도체층 물질층을 제거하여 동일 폭의 반도체층 패턴(131) 및 소오스/드레인 물질층(132d)을 남긴다. 이 때는 건식각 공정으로 진행된다.
도 12c와 같이, 상기 제 1 감광막 패턴(160a)을 애슁하여 마스크의 반투과부에 대응되어 얇게 형성되어 있던 부위를 제거하여 제 2 감광막 패턴(160b)을 형성한다. 이 때, 상기 감광막 패턴은 동일 수준으로 그 두께가 제거되나 상기 반투과부에 대응되었던 부위가 상대적으로 더 얇기 때문에 먼저 제거되어 하부의 소오스/드레인 물질층(132d)이 노출되게 된다.
이어, 상기 소오스/드레인 물질층(132d)을 포함한 제 1 기판(100)을 로딩시켜 인산, 초산, 질산 및 초순수(DI Water)가 혼합 용액으로 샤워링되는 샤워기에 대응시켜 습식각을 진행한다. 이 때는 상기 먼저 로딩되는 측, 도면상의 좌측이 먼저 그리고, 많이 식각이 진행되어 도 12d와 같이, 식각된 후에는 상기 소오스/드레인 금속층(132a)이 상기 반도체층 패턴(131)의 중심에 대해서 어느 부분으로 치우치지 않고 정 위치에 오도록 형성된다.
이 방법에서는 상기 기판의 로딩되면 샤워 방식으로 소오스/드레인 금속층(132a)의 패터닝을 위한 습식각이 일어날 때, 먼저 로딩된 측이 a만큼 더 식각이 일어나기 때문에, 역으로 a 만큼 더 키워 형성함으로써 이를 보상한 것이다.
도 13a 내지 도 13d는 5 마스크 공정에 의한 돌기 제조 공정을 나타낸 공정 단면도이다.
5마스크 공정은 먼저 도 13a와 같이, 제 1 기판(100) 상에 게이트 라인(101) 형성 후, 게이트 절연막(105)과 반도체층 물질층(131c)을 차례로 증착한다.
이어, 상기 반도체층 물질층(131a) 상부에 감광막을 도포한 후, 제 1 마스크(90)를 이용하여 이를 선택적으로 제거하여 소정 폭을 갖는 제 1 감광막 패턴(161)을 형성한다. 상기 제 1 마스크(90)는 소정 부위에 차광부(91)가 정의되며 나머지 영역에 투과부(92)가 정의된 것이다. 여기서는 상기 감광막이 파지티브 계열인 것으로 가정하여 상기 차광부(91)에 대응되는 부위에 제 1 감광막 패턴(161)이 형성된 것으로 도시하였다.
도 13b와 같이, 상기 제 1 감광막 패턴(161)을 마스크로 이용하여 상기 반도체층 물질층을 식각하여 반도체층 패턴(131)을 형성한다.
도 13c와 같이, 상기 반도체층 패턴(131) 상부를 포함한 제 1 기판(100) 전면에 소오스/드레인 물질층(132c)을 증착한다.
이어, 상기 소오스/드레인 물질층(132c) 상에 감광막을 도포한다.
이어, 상기 제 1 기판(100) 상부에, 상기 제 1 마스크(90)의 차광부(91)에 비해 작은 폭을 갖는 차광부(96)와 나머지 영역에 투과부(97)가 정의된 제 2 마스크(95)를 정렬시킨다. 여기서, 상기 제 2 마스크(95)의 차광부(96)는 하부의 반도체층 패턴(131)의 중심을 기준으로 하였을 때 좌측이 상대적으로 우측에 비해 a 만큼 더 길게 형성된다. 이 때, 좌측은 기판이 먼저 로딩되는 측으로 이 부위가 보상되어 제 2 마스크가 설계된 것이다.
이어, 상기 제 2 마스크(95)를 이용하여 상기 제 2 감광막 패턴(162)을 형성한다.
상기 제 2 감광막 패턴(162)을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층(132c)을 식각하면, 도 13d와 같이, 상기 소오스/드레인 물질층(132c)의 좌측이 먼저 식각이 이루어지더라도 보상 값이 형성되어 있으므로, 상기 소오스/드레인 금속층(132)은 상기 반도체층 패턴(131)의 정 중앙에 위치하게 패터닝된다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법으로 제조된 돌기의 평면도 및 단면도이다.
도 14a 및 도 14b와 같이, 돌기를 형성하기 위한 마스크를 반도체층 패턴의 중심부에 대응하여 기판이 먼저 로딩이되는 측의 부위를 보상 설계하여 더 키워 형성하여 소오스/드레인 금속층 형성 영역을 정의하게 되면, 습식각시 로딩이 먼저되는 측에서 과식각이 일어나 이 부위가 상대적으로 더 제거된다 하더라도 미리 제거될 부분을 보상 설계함으로써, 소오스/드레인 금속층은 상기 반도체층 패턴의 중앙에 위치한다.
한편, 상술한 돌기의 반도체층 패턴은 액정 표시 장치 형성시 박막 트랜지스터를 이루는 반도체층과 동일 형성 공정에서 형성되며, 상기 소오스/드레인 금속층은 상기 데이터 라인과 동일 공정에서 형성된다.
도 15는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법으로 형성된 액정 표시 장치의 평면도이며, 도 16은 도 15의 I~I' 및 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 구조 단면도이다.
도 15 및 도 16과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 적용한 액정 표시 장치는, 크게 일정 공간을 갖고 합착된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(120) 과, 상기 제 1 기판(100)과 제 2 기판(120) 사이에 형성된 액정층(150)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 기판(100)에는 수직으로 교차하여 화소 영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(101) 및 데이터 라인(102)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에는 서로 교번하여 횡전계를 이루는 화소 전극(123), 공통 전극(107a)들이 형성되며, 상기 각 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 그리고, 상기 게이트 라인(101)과 평행하도록 화소 내에 배치된 공통 라인(107)과, 상기 화소 전극(103)에서 연장 형성되어 공통 라인(107) 상부에 오버랩된 스토리지 전극이 더 구비된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(101a)과, 상기 게이트 전극을 덮는 반도체층(104)과, 상기 반도체층(104)의 양측에 형성된 소오스/드레인 전극(102a, 102b)을 포함하여 형성된다.
구체적으로, 상기 공통 라인(107) 및 공통전극(107a)은 일체형으로 형성되며, 상기 게이트 라인(101)과 동시에 형성되는데, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 등의 저저항 금속으로 형성한다.
그리고, 상기 화소전극(103)은 상기 공통전극(107a)과 교번하도록 형성하는데, 상기 데이터 라인(102)과 동시에 형성할 수도 있고 서로 다른층에 형성할 수도 있다(도면에는 서로 다른 층에 형성됨을 도시).
이 때, 상기 공통 전극(107a) 및 화소전극(103)은 일직선 형태로 교차 형성되어도 무방하고 또는 도면과 같이, 지그재그(zigzag) 형태로 형성되어도 무방하 다.
상기 공통전극(107a)과 화소 전극(103)의 두 층 사이에는 절연막이 더 구비되는데, 이는 게이트 절연막(105) 또는 보호막(106)과 같은 절연막이다.
또한, 상기 게이트 라인(101) 상부의 소정 부위에는, 하부에서부터 차례로 반도체층 패턴(131)과 소오스/드레인 금속층(132a)의 적층체인 돌기(130a)가 형성된다.
한편, 상기 제 1 기판(100)과 서로 대향되는 상기 제 2 기판(120) 상에는 화소 영역을 제외한 부분(게이트 라인 및 데이터 라인 영역, 박막 트랜지스터 영역)의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(121)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되어 부분에 색상을 표현하는 컬러 필터층(미도시)이 형성되며, 상기 블랙 매트릭스층(121)과 컬러 필터층(122) 상부에 오버코트층(123)이 전면 형성된다.
그리고, 상기 오버코트층(123) 표면에 광 경화성 수지 등과 같은 물질로 이루어지며, 서로 동일 간격을 갖고 전 패널에 걸쳐 상기 돌기(130a)에 대응하여 제 1 칼럼 스페이서(141)가 형성된다.
그리고, 상기 돌기(130a)가 형성되지 않는 타 화소의 게이트 라인(101) 상에 대응하여 제 2 칼럼 스페이서(142)가 형성된다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(141, 142)는 동일 높이로 상기 오버코트층(123) 상에 형성된다. 따라서, 상기 제 1 칼럼 스페이서(141)는 상기 게이트 라인(101) 상에 돌기(130a)가 더 형성된 부위에 대응되어 돌기(130a) 상부의 보호막(106)과 직접 접촉하여 형성되고, 상기 제 2 칼럼 스페이서(142)는 상기 보호막 (106)과 일정 간격 이격되어 형성된다.
이 때, 상기 제 1 칼럼 스페이서(141)는 셀 갭을 유지하면서, 돌기(130a)의 상부와 대응되어 대향 기판인 제 1 기판(100)간의 접촉 면적을 최소화하게 되어, 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 마찰력을 줄일 수 있게 되어 터치 불량을 방지할 수 있게 한다.
그리고, 상기 제 2 칼럼 스페이서(142)는 상기 제 1 기판(100)과의 직접 접촉하지 않게 되어, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 표면에서 국부적인 압력이 가해져 눌려졌을 경우, 그 이격 공간만큼 칼럼 스페이서가 변형하지 않을 수 있는 마진을 갖게 하여 칼럼 스페이서의 변형을 최소화할 수 있게 한다.
이 때, 상기 제 1, 제 2 칼럼 스페이서(141, 142)는 동일한 크기, 동일한 높이로 형성된다. 이러한 상기 제 1 칼럼 스페이서(141) 및 제 2 칼럼 스페이서(142)는 주로 광에 의해 반응하여 패턴이 형성되는 포토아크릴(photoacryl) 등의 광 경화성 수지 또는 저유전율(예를 들어, 유전율 2.0 이하의)의 폴리이미드(polyimide) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 도 15 및 도 16에서는 횡전계형(IPS) 액정 표시 장치에 대해 도시하였으나, 동일한 원리를 TN 모드에도 적용할 수 있을 것이다. 이 경우, 도 16 및 도 16의 구조에서, 상기 제 1 기판(100) 상에는 공통 라인 및 공통 전극을 제외되며, 화소 영역에는 화소 전극(103)이 하나의 패턴으로 형성되며, 제 2 기판(120) 상에는 오버코트층 대신 공통 전극이 형성될 것이다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 돌기 구조를 채택하여 상기 칼럼 스페이서와 대향 기판간의 접촉 면적 감소로 마찰력을 최소화하여 터치 불량을 방지할 수 있다.
둘째, 칼럼 스페이서의 눌림 불량을 방지할 수 있도록 소정 부위에 대향 기판과 이격된 칼럼 스페이서를 형성함으로써, 도장 얼룩(눌림 불량에 의한 찍힘)을 방지할 수 있다.
셋째, 기판 상에 반도체층 및 소오스/드레인 금속층의 적층체로 형성되는 돌기에 있어서, 상기 돌기의 상층인 소오스/드레인 금속층을 보상 설계하여 기판이 먼저 로딩되는 측이 더 많이 식각되더라도 최종 형성된 돌기의 형상의 정위치에 오게 된다. 따라서, 상기 돌기에 대응되어 형성된 칼럼 스페이서가 형성되기 때문에, 합착시 상기 칼럼 스페이서의 그 중앙 부위에 돌기에 대응될 수 있게 되어, 전체 패널에 있어서 셀 갭이 안정적으로 유지된다.

Claims (18)

  1. 공정시 일 방향의 로딩 방향을 갖는 기판을 준비하는 단계;
    기판 상에 반도체층 물질층, 소오스/드레인 물질층을 차례로 증착하는 단계;
    상기 소오스/드레인 물질층 상부에 감광막을 도포하는 단계;
    상기 감광막 상부에, 차광부와 상기 차광부 주변에 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 반투과부와 나머지 영역에 투과부를 갖는 패턴 마스크를 대응시키는 단계;
    상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 상기 패턴 마스크의 차광부에 대응되는 부위는 제 1 두께로 형성하고, 반투과부에 대응되는 부위에는 제 2 두께(<제 1 두께)를 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층 및 반도체층 물질층을 동일 폭으로 1차 식각하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 제 2 두께만큼 제거하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 2차 식각하여 상기 반도체층 물질층 중앙에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 마스크의 차광부를 기준으로 기판이 먼저 로딩되는 측에 대응되는 반투과부가 나중에 로딩되는 측에 대응되는 반투과부에 비해 크기가 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 패턴 마스크의 먼저 로딩되는 측의 반투과부의 가로 길이는 상기 나중에 로딩되는 측의 반투과부에 비해, 상기 기판의 장변의 길이에 대해 0.00000060~70배 더 길게 하여 형성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 식각은 건식각 공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 건식각 공정은 SF6, HCl, He 의 혼합 가스를 에천트로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 식각은 습식각 공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서
    상기 습식각 공정은 인산, 초산, 질산 및 초순수의 혼합 용액을 에천트로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  8. 공정시 일 방향의 로딩 방향을 갖는 기판을 준비하는 단계;
    기판 상에 반도체층 물질층을 증착한 후 상기 반도체층 물질층을 제 1 마스크를 이용하여 선택적으로 제거하여 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층을 포함한 기판 전면에 소오스/드레인 물질층을 전면 증착하는 단계;
    상기 소오스/드레인 물질층 상부에, 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 차광부 및 나머지 영역에 투과부를 갖는 제 2 마스크를 대응시키는 단계;
    상기 제 2 마스크를 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 선택적으로 제거하여 상기 반도체층 중앙의 위치에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 마스크의 차광부는 직사각형의 형상을 가지며, 상기 반도체층의 중심에 대응하는 지점에서 상기 기판이 먼저 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길 이가 상기 반도체층의 중심에 나중에 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이에 비해 긴 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 반도체층의 중심에 대응하는 지점에서 상기 기판이 먼저 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이가 상기 반도체층의 중심에 나중에 로딩되는 측에 대응되는 변까지의 길이에 비해 상기 기판의 장변의 길이에 대해 0.00000060~70배 더 긴 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 1차 식각은 건식각 공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 건식각 공정은 SF6, HCl, He 의 혼합 가스를 에천트로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 2차 식각은 습식각 공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서
    상기 습식각 공정은 인산, 초산, 질산 및 초순수의 혼합 용액을 에천트로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 돌기 제조 방법.
  15. 서로 대향되며, 일 방향의 로딩 방향을 갖는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 물질층, 소오스/드레인 물질층을 형성하는 단계;
    상기 소오스/드레인 물질층 상부에 감광막을 도포하는 단계;
    상기 감광막 상부에, 차광부와 상기 차광부 주변에 제 1 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 반투과부와 나머지 영역에 투과부를 갖는 패턴 마스크를 대응시키는 단계;
    상기 패턴 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 및 현상하여, 상기 패턴 마스크의 차광부에 대응되는 부위는 제 1 두께로 형성하고, 반투과부에 대응되는 부위에는 제 2 두께(<제 1 두께)를 갖는 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층 및 반도체층 물질층을 동일 폭으로 1차 식각하여, 상기 게이트 라인에 수직한 방향의 데이터 라인을 형성하고, 게이트 전극을 지나는 제 1 반도체층 및 제 1 소오스/드레인 금속층 및 상기 게이트 라인 상부의 제 2 반도체층 및 제 2 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 제 2 두께만큼 제거하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 제 1, 제 2 소오스/드레인 금속층을 2차 식각하여 상기 제 1 반도체층 양측에 소오스/드레인 전극 및 상기 반도체층 물질층 중앙에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판 상에 상기 돌기에 대응하는 위치에 칼럼 스페이서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 제 2 칼럼 스페이서가 더 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 서로 대향되며, 일 방향의 로딩 방향을 갖는 제 1, 제 2 기판을 준비하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인을 포함한 상기 제 1 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 물질층을 증착한 후 상기 반도체층 물질층을 제 1 마스크를 이용하여 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극을 지나는 제 1 반도체층 및 상기 게이트 라인상의 소정 부위에 제 2 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 반도체층을 포함한 제 1 기판 전면에 소오스/드레인 물질층을 전면 증착하는 단계;
    상기 소오스/드레인 물질층 상부에, 제 1 기판이 먼저 로딩되는 측이 보상 설계된 차광부 및 나머지 영역에 투과부를 갖는 제 2 마스크를 대응시키는 단계;
    상기 제 2 마스크를 이용하여 상기 소오스/드레인 물질층을 선택적으로 제거하여, 상기 제 1 반도체층의 양측에 소오스/드레인 금속과 상기 반도체층 중앙의 위치에 소오스/드레인 금속층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판 상에 상기 돌기에 대응하는 위치에 칼럼 스페이서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 돌기가 형성되지 않은 게이트 라인 상에 대응되어 제 2 칼럼 스페이서가 더 형성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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