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KR20070072113A - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20070072113A
KR20070072113A KR1020050136089A KR20050136089A KR20070072113A KR 20070072113 A KR20070072113 A KR 20070072113A KR 1020050136089 A KR1020050136089 A KR 1020050136089A KR 20050136089 A KR20050136089 A KR 20050136089A KR 20070072113 A KR20070072113 A KR 20070072113A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
layer
forming
gate
liquid crystal
Prior art date
Application number
KR1020050136089A
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English (en)
Inventor
신동수
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
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Abstract

본 발명은 광전류를 감소시킬 수 있으면서도 종래기술에 비하여 제조공정에 사용되는 포토마스크 수를 절감할 수 있는 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는, 활성층 하부에 활성층패턴과 동일한 형태로 패터닝된 광차단층을 형성하여 백라이트에서 발생한 빛에 의하여 게이트 오프 상태에서 소스전극과 드레인전극 사이에 광전류가 발생하는 것을 효과적으로 막을 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자의 제조방법은, 소스전극, 드레인전극, 공통전극, 활성층패턴 및 광차단층을 형성함에 있어 회절마스크를 사용하여 1개의 마스크로 진행하며, 게이트전극과 화소전극도 1개의 마스크로 동시에 형성하므로 박막트랜지스터 어레이 기판을 3개의 포토마스크를 사용하여 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.
액정표시소자, 횡전계, 광차단막, 회절노광

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATING METHOD}
도 1은 종래기술에 따른 액정표시소자를 나타내는 평면도
도 2는 종래기술에 따른 액정표시소자를 나타내는 단면도(도 1의 A-A' 절단면)
도 3a ~ 도 3d는 종래기술에 따른 액정표시소자의 제조방법을, 도 1의 A-A' 절단면을 이용하여 공정단계별로 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 액정표시소자를 나타내는 평면도
도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자를 나타내는 단면도(도 4의 A-A' 절단면)
도 6a ~ 도 6e는 본 발명의 액정표시소자의 제조방법을, 도 4의 A-A' 절단면을 이용하여 공정단계별로 나타내는 단면도
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
202: 광차단층
203, 204: 반도체층
207: 공통전극
208: 소스전극
209: 드레인전극
210: 게이트전연층
211: 게이트전극
212: 화소전극
본 발명은 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정 마스크 수를 줄일 수 있는 액정표시소자의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시소자는 소정의 전극에 인가된 전압에 의하여 발생한 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하는 디스플레이소자이며, 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직전계형과 횡전계(In Plane Switch)형으로 구분된다.
수직전계형 액정표시소자는 상부기판 위에 형성된 공통전극과 하부기판 위에 형성된 화소전극이 서로 대향으로 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 방향의 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수직전계형 액정표시소자는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁은 단점을 가진다.
이에 반하여, 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는 하부 기판에 나란 하게 배치된 화소전극과 공통전극 간에 형성된 수평 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이러한 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 가진다. 이하에서 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자에 대하여 상세히 설명한다.
횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는 서로 대향하여 합착된 박막트랜지스터 어레이 기판, 컬러 필터 기판, 및 상기 기판들 사이에 채워진 액정에 의하여 구성된다. 상기 박막트랜지스터 어레이 기판은 각 단위 화소에 수평 방향의 전계를 형성하기 위한 다수의 신호배선, 박막트랜지스터, 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 그리고 상기 컬러 필터 기판은 색 구현을 위한 컬러 필터, 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다.
이러한 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조에는 사진식각기술이 사용되며, 상기 사진식각기술을 제조공정에 적용하는 것에는 많은 제조비용이 소요되고 수율 관리가 어려운 문제점이 있다. 상기 문제점을 해결하기 위하여 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 적용할 '저마스크'공정이 활발히 연구되고 있으며 최근에는 전체 공정마스크 수를 4개까지로 줄인 제조방법이 대두되었다.
도 1은 종래기술에 따른 4개의 마스크 공정을 이용한 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1에서 선 A-A'를 따라 절취한 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 단면도 이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판은 절연기판(101) 위에 교차 되게 형성된 게이트배선(115), 데이터배선(116) 및 공통배선(117)과, 각 화소영역마다 형성된 박막트랜지스터와, 각 화소영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소전극(114) 및 공통전극(107)으로 구성된다. 그리고 상기 구성요소에 추가되어 화소전극(114)과 공통 배선(117)의 중첩부에 형성된 스토리지 커패시터(도면에 미도시)가 형성될 수도 있다.
먼저 각 배선에 신호를 공급하는 배선들에 대하여 살펴보면, 게이트배선(115)은 박막트랜지스터의 게이트전극(104)에 게이트신호를 공급하고, 데이터배선(116)은 박막트랜지스터의 드레인전극(112)을 통해 화소전극(114)에 화소신호를 공급하며, 공통배선(117)은 화소영역을 사이에 두고 액정 구동을 위한 기준전압을 공통전극(107)에 공급한다.
다음으로, 상기 박막트랜지스터는 게이트배선(115)의 게이트 신호에 응답하여 데이터배선(116)의 화소 신호가 화소전극(114)에 충전되어 유지되게 하는 역할을 하는데, 그 구성을 살펴보면 게이트배선(115)에 전기적으로 연결된 게이트전극(104), 데이터배선(116)에 전기적으로 연결된 소스전극(111), 화소전극(114)에 전기적으로 연결된 드레인전극(112), 게이트전극(104)과 게이트절연층(108)을 사이에 두고 중첩되면서 소스전극(111)과 드레인전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(109)으로 구성된다. 이때 상기 활성층(109)은 데이터배선(116), 데이터 패드 전극 (도면에 미도시) 및 스토리지 전극(도면에 미도시)과 중첩되게 형성되고, 이러한 활성층(109) 위에는 데이터배선(116), 소스전극(111), 드레인전극(112), 데이터 패드 전극(도면에 미도시) 및 스토리지전극(도면에 미도시)과 오믹컨택을 위한 오믹컨택층(110)이 더 형성된다.
이어서 화소전극을 포함한 나머지 구성요소에 대하여 살펴보면, 화소전극(114)은 보호층(113)을 관통하는 콘택트홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(112)과 전기적으로 연결되어 화소영역에 형성되고, 공통전극(107)은 공통배선(117)과 전기적으로 연결되어 화소영역에 형성된다.
이에 따라, 박막트랜지스터를 통해 화소 신호가 공급된 화소전극(114)과 공통배선(117)을 통해 기준 전압이 공급된 공통전극(107) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판 사이에서 수평방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며, 상기 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현하게 된다.
그러나 종래기술에 의한 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 문제점 중 한가지는, 백라이트에서 입사한 빛이 액정표시소자의 박막트랜지스터를 구성하는 활성층에 도달하여 광전류가 발생할 수 있다는 것이다. 상기 광전류가 발생하면 박막트랜지스터의 오프전류가 증가하여 화면 표시 상에 무라(mura)가 발생하는 등 액정표시소자의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
상기 구성을 가지는 종래기술에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방 법 중 4 마스크 공정을 이용한 제조방법을 도 3a ~ 도 3d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 마스크 공정을 이용하여 절연기판(101) 위에 게이트전극(104) 및 게이트 패드 전극(도면에 미도시)을 형성한다.
이를 상세히 설명하면, 절연기판(101) 위에 스퍼터링 등의 증착 방법을 사용하여 제1 금속층(102)과 제2 금속층(103)을 차례로 증착하여 2중의 층을 이루는 금속층을 형성한다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 사진식각기술 공정과 포토리지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 상기 금속층들을 패터닝하여 게이트전극(104) 및 공통전극(107)을 형성한다. 이때 제1 금속층(102)으로는 알루미늄계 금속 등이 주로 사용되고 제2 금속층(103)으로는 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속이 주로 사용된다.
다음 단계의 공정으로, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 게이트전극(104) 및 공통전극(107)이 형성된 절연기판(101) 위에 게이트절연층(108)을 형성한다. 그리고 제2 마스크 공정을 이용하여 게이트절연층(108) 위에 활성층(109), 오믹컨택층(110), 소스전극(111) 및 드레인전극(112)을 형성한다.
이를 상세히 설명하면, 게이트전극(104) 및 공통전극(107)이 형성된 절연기판(101) 위에 플라즈마 강화형 화학기상증착법(PECVD : plasma enhanced chemical vapor deposition, 이하 PECVD라 부른다)이나 스퍼터링(sputtering) 등의 증착 방법을 통해 게이트절연층(108), 활성층(109) 오믹컨택층(110), 소스전극층 및 드레인전극층을 차례로 형성한다. 이때, 게이트절연층(108)의 형성에는 산화 실리콘 (SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 사용되고, 활성층(109)이 형성에는 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘이 사용되며, 오믹컨택층(110)의 형성에는 불순물이 도핑된 비정질실리콘이 사용된다. 그리고 소스 및 드레인전극층의 형성에는 몰리브덴(Mo), 티타늄, 탄탈륨, 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등이 사용된다.
이어서, 상기 소스 및 드레인전극층 위에 제2 마스크를 이용한 사진식각기술 공정으로 포토리지스트 패턴을 형성하게 된다. 이 경우 제2 마스크로는 박막트랜지스터의를 구성하는 활성층의 채널영역에 회절 노광부를 갖는 회절마스크를 이용함으로써, 채널영역의 포토리지스트 패턴이 다른 영역의 포토리지스트 패턴보다 낮은 두께를 갖도록 형성한다.
상기 채널영역의 높이가 다른 포토리지스트 패턴을 이용한 습식 식각 공정을 통하여 소스전극(111) 및 드레인전극(112)을 형성한다. 이어서, 동일한 포토리지스트 패턴을 이용한 건식 식각공정으로 활성층 및 오믹컨택층(109, 110)을 동시에 패터닝하여 형성하고, 부분애싱(partial ashing) 공정으로 채널영역에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토리지스트 패턴을 제거한 후 건식 식각공정으로 채널영역 위의 소스 및 드레인전극층과 오믹컨택층(110)을 식각한다. 이어서, 스트립 공정으로 남아 있던 포토리지스트 패턴을 제거한다.
다음 단계의 공정으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 소스 및 드레인전극(111, 112)이 형성된 기판 위에 제3 마스크 공정을 이용하여 콘택트홀을 포함하는 보호층(113)을 형성한다.
이를 상세히 설명하면, 소스 및 드레인전극이 형성된 기판 위에 PECVD 등의 증착 방법으로 보호층(113)을 형성한다. 이어서, 보호층(113)을 제3 마스크를 이용한 사진식각기술 공정과 포토리지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 패터닝하여 콘택트홀들을 형성한다. 상기 콘택트홀은 보호층(113) 위에 형성되고 하부의 드레인전극(112)의 일부를 노출시킨다. 이때 상기 보호층(113)의 재료로는 게이트절연층(108)과 같은 무기 절연 물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기 화합물 등이 사용된다.
다음 단계의 공정으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 제4 마스크 공정을 이용하여 상기 보호층(113) 상에 화소전극(114)을 형성한다.
이를 상세히 설명하면, 상기 보호층(113) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 투명 도전층을 증착한다. 이어서 제4 마스크를 이용한 사진식각기술 공정과 포토리지스트 패턴을 이용한 식각 공정을 통해 투명 도전층을 패터닝하여 화소전극(114)을 형성한다. 상기 화소전극(114)은 콘택트홀(13)을 통해 드레인전극(112)과 전기적으로 연결된다. 이때, 투명 도전층의 재료로는 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide) 등이 사용된다.
상술한 바와 같이, 종래기술에 따른 횡전계형 박막트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법은 4개의 마스크 공정을 사용함으로써 5개의 마스크 공정을 이용한 경우보다 제조비용이 절감되었지만 여전히 공정 수가 과다하여 제조비용이 높고 수율 관리가 어려운 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는 활성층 하부에 활성층패턴과 동일한 형태로 패터닝된 광차단층을 형성하여 백라이트에서 발생한 빛에 의하여 게이트 오프 상태에서 소스전극과 드레인전극 사이에 광전류가 발생하는 것을 효과적으로 막는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자의 제조방법으로는, 소스전극, 드레인전극, 공통전극, 활성층패턴 및 광차단층을 형성함에 있어 회절마스크를 사용하여 1개의 포토마스크로 진행하며, 게이트전극과 화소전극도 1개의 포토마스크로 동시에 형성하여 박막트랜지스터 어레이 기판을 3개의 마스크를 사용하여 제조하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자의 구조는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기판 위에 배치되어 복수의 화소를 정의하는 게이트배선(214) 및 데이터배선(213); 상기 기판 위에 형성되어 활성층패턴을 구성하는 활성층(203)과, 상기 활성층(203) 위에 형성된 소스 및 드레인전극(208, 209)과, 상기 소스 및 드레인전극(208, 209)과 동일 적층구조상에 형성된 공통전극(207)과, 상기 소스 및 드레인전극(208, 209)을 포함한 기판 위에 형성된 게이트절연층(210); 상기 게이트절연층(210)에 형성된 콘택트홀을 통하여 상기 드레인전극(209)과 전기적으로 연결되며, 상기 게이트절연층(210) 위에 형성된 화소전극(212); 및 상기 화소전극(212)과 동일 적층구조상에 존재하며 상기 활성층(203) 위의 소정의 부위에 형성된 게이트전극(211)을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 액정표시소자의 구조를 도 5을 참조하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 절연기판(201) 위에 반도체층이 형성되며 상기 반도체층은 순수한 실리콘층으로 이루어진 활성층(203)과 불순물이 도핑된 실리콘층으로 이루어진 오믹컨택층(204)을 차례로 증착하여 형성될 수 있다. 이때 상기 반도체층의 증착에는 일반적으로 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)방법이나 플라즈마 강화형 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)방법이 사용되며, 상기 오믹컨택층(204)은 활성층(203)이 소스전극(208) 및 드레인전극(209)과 접촉저항이 작은 상태에서 접촉할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 5에 도시되지는 않았지만, 상기 절연기판(201) 위에 반도체층(203, 204)을 형성하기 전에 실리콘산화막(SiO2)와 같은 버퍼층(도면에 미도시)을 형성하여, 이 후 공정에서 절연기판 내부에 포함된 나트륨(Na)과 같은 불순물이 상부로 침투하는 것을 방지할 수도 있다.
또한 상기 활성층(203)의 하부에는 활성층패턴과 동일한 형태로 패터닝된 광차단층(202)이 형성될 수 있다. 상기 광차단층(202)은 절연성을 가지는 블랙수지를 사용하여 형성할 수 있고, 크롬(Cr)과 같이 빛을 잘 반사시키는 금속층과 절연층을 차례로 증착하여 형성할 수도 있다. 상기 광차단층(202)의 형성방법 중 금속층과 절연층을 차례로 증착하여 광차단층을 형성하는 방법을 선택하면, 백라이트에서 발생한 빛을 상기 금속층에서 반사시킨 후 재반사에 의하여 그 빛을 다시 액정패널 쪽으로 유도할 수 있으므로 액정표시소자의 휘도가 상승되는 효과를 가질 수 있다.
상기 액정표시소자의 구조에서는 게이트전극(211)과 화소전극(212)이 동일한 적층구조 상에 형성되는 것을 특징으로 한다. 따라서 후술 될 제조방법에서 언급이 되겠지만, 게이트전극(211)과 화소전극(212)이 1개의 포토마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
이때 상기 게이트전극(211) 및 화소전극(212)은 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같이 투명한 도전층으로 형성될 수 있으며, 전도도가 높은 구리(Cu)나 알루미늄(Al)과 같은 금속층과 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 도전층이 차례로 적층된 다중막으로 형성될 수도 있다. 상기 금속층 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 도전층을 증착하는 이유는, 박막트랜지스터 어레이 패널의 화소부 외측에 형성되는 패드단자(도면에 미도시) 부위가 FPC(Flexible Printed Circuit)와의 열압착에 의하여 연결된 후, 불량발생에 의한 재작업 시에 패드단자(도면에 미도시)의 손상없이 떨어질 수 있도록 하기 위함이다.
상술한 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조에 대한 설명에 이어서, 상기 액정표시소자의 제조방법을 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하면 아래와 같다.
도 6a ~ 도 6e는 상기 바람직한 실시예에 의한 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 공정단계별 단면도이다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(201) 상에 광차단층(202), 반도체층(203, 204) 및 금속층(216)을 증착하고, 회절마스크를 사용한 사진식각기술을 적용하여 소정의 단차를 가진 포토리지스트 패턴(217)을 형성한다. 이때 절연기판(201) 내부에 포함된 나트륨(Na)등과 같은 불순물이 상부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 상기 층들의 증착 전에 실리콘산화층(SiO2)와 같은 버퍼층(도면에 미도시)을 증착하는 단계를 포함하여도 무방하다.
상기 광차단층(202) 형성공정은 블랙수지와 같이 빛을 차단시키고 절연성을 가진 층을 단일층으로 형성하는 것으로 이루어질 수 있고, 빛을 잘 반사시키는 특성을 가진 크롬(Cr)과 같은 금속층과 절연층을 차례로 증착하는 것으로 이루어질 수도 있다.
상기 공정에 사용되는 회절마스크에 의하여 형성된 포토리지스트의 패턴(217)은, 소스전극(208), 드레인전극(209), 공통전극(207), 데이터배선(213) 및 공통배선(117) 위에 도포된 포토리지스트의 두께가 활성층(203)의 채널을 형성하는 영역 위에 도포된 포토리지스트의 두께보다 두껍고, 상기 영역을 제외한 나머지 부분은 완전히 노출된 것을 특징으로 한다.
다음 단계의 공정으로, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 회절마스크를 이용한 포토리지스트의 패턴(217)을 마스크로 소스전극(208), 드레인전극(209), 공통전극(207) 및 활성층패턴을 형성한다.
상기 소스전극(208), 드레인전극(209), 공통전극(207) 및 활성층패턴의 형성 단계는, 1개의 회절마스크를 사용한 사진식각기술을 이용하여 포토리지스트를 패터닝하고, 상기 사진식각기술로 패터닝된 포토리지스트를 마스크로 소스전극(208), 드레인전극(209) 및 공통전극(207)을 형성하는 도전층과 상기 도전층 하부의 반도체층(203, 204)을 식각하고, 상기 식각 단계 후에 포토리지스트를 부분에싱(partial ashing)하고, 상기 부분에싱(partial ashing) 후 남아있는 포토리지스트 패턴을 마스크로 반도체층(203, 204)의 일부 영역 위에 형성된 소스전극(208) 및 드레인전극(209)을 형성하는 도전층을 식각하여 이루어진다.
이때 상기에 설명한 포토리지스트의 부분에싱(partial ashing)은, 소스전극(208), 드레인전극(209) 및 공통전극(207) 위에 도포된 포토리지스트는 부분에싱(partial ashing) 단계 이후에 소정의 두께를 유지하며 남아 있고, 활성층(203)의 채널을 형성하는 영역 위에 도포된 포토리지스트는 부분에싱(partial ashing) 단계 이후에 완전히 제거되어야 한다.
이로써 첫 번째 포토마스크를 사용하여 소스전극(208), 드레인전극(209), 공통전극(207) 및 활성층패턴을 동시에 형성할 수 있다.
다음 단계의 공정으로, 도 6c에 도시된 바와 같이 기판의 화소영역를 구성하는 전면에 게이트절연층(210)을 형성한다.
다음 단계의 공정으로, 도 6d에 도시된 바와 같이 상기 게이트절연층(210)에 포토리지스트를 도포하고, 소정의 포토마스크를 이용한 사진식각기술로 포토리지스트를 패터닝하고, 상기 패터닝된 포토리지스트를 마스크로 콘택트홀(218)을 식각한다. 상기 콘택트홀(218) 형성공정에 두 번째 포토마스크가 사용된다.
다음 단계의 공정으로, 도 6e에 도시된 바와 같이 상기 콘택트홀(218)이 형성된 게이트절연층(210) 위에 도전층을 증착하고 소정의 패터닝을 하여 게이트전극(211)과 화소전극(212)을 형성한다. 이때 상기 도전층은 콘택트홀(218) 내부에 채워지게 되어 드레인전극(209)과 전기적으로 연결된 화소전극(212)이 형성된다.
상기 도전층은 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같이 투명한 산화금속층이 사용될 수 있고 이 경우 개구율 측면에서 유리한 효과를 가진다. 또한 상기 도전층은 구리(Cu)나 알루미늄(Al)과 같은 금속층과 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 산화금속층의 다중층으로 구성될 수도 있다. 상기 도전층을 패터닝하여 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 공정에서 세 번째 포토마스크가 사용된다. 따라서 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법에는 전체적으로 3개의 포토마스크가 필요하게 되어 종래기술에 비하여 포토마스크 수를 크게 절감시킬 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자는 활성층 하부에 활성층패턴과 동일한 형태로 패터닝된 광차단층을 형성하여 백라이트에서 발생한 빛에 의하여 게이트 오프 상태에서 소스전극과 드레인전극 사이에 광전류가 발생하는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
또한, 상기 횡전계(In Plane Switch)형 액정표시소자의 제조방법은, 소스전극, 드레인전극, 공통전극, 활성층패턴 및 광차단층을 형성함에 있어 회절마스크를 사용하여 1개의 마스크로 진행하며, 게이트전극과 화소전극도 1개의 마스크로 동시에 형성하므로 박막트랜지스터 어레이 기판을 3개의 포토마스크를 사용하여 제조할 수 있으므로, 액정표시소자의 제조비용을 감소시킬 수 있고 생산수율도 용이하게 관리할 수 있는 유리한 효과를 가진다.

Claims (24)

  1. 기판 위에 배치되어 복수의 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선;
    상기 기판 위에 형성되어 활성층패턴을 구성하는 반도체층과, 상기 반도체층 위에 형성된 소스 및 드레인전극과, 상기 소스 및 드레인전극을 포함하는 기판 위에 형성된 게이트절연층과, 상기 게이트절연층 위에 형성된 게이트전극으로 이루어진 박막트랜지스터;
    상기 게이트절연층에 형성되어 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택트홀;
    상기 게이트절연층에 형성된 화소전극; 및
    상기 소스 및 드레인전극과 동일 적층구조상에 형성되며, 상기 화소전극과 횡전계를 형성하는 공통전극을 포함하여 이루어진 액정표시소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체층의 하부에 광차단층이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트전극은 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트전극은 금속층과 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전성물질로 이루어진 층이 차례로 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 반도체층은 순수한 실리콘층과 불순물이 도핑된 실리콘층이 차례로 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 광차단층은 블랙수지로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 광차단층은 빛에 대한 반사도가 큰 Cr(크롬)과 같은 금속층과, 절연층이 차례로 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 기판 위에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 위에 도전층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층과 도전층을 패터닝하여 활성층패턴, 소스전극, 드레인전극 및 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 활성층패턴, 소스전극, 드레인전극 및 공통전극을 포함하는 기판 위에 게이트절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연층을 패터닝하여 콘택트홀을 형성하는 단계; 및
    상기 게이트절연층 위에 도전층을 형성하고 패터닝을 하여 상기 콘택트홀을 통하여 드레인전극과 연결되는 화소전극 및 게이트전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기판 위에 버퍼층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 기판 위에 광차단층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 기판 위에 버퍼층을 형성하고, 그 위에 광차단층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 소스전극, 드레인전극, 공통전극 및 활성층패턴을 형성하는 단계는,
    1개의 회절마스크를 사용하여 포토리지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토리지스트 패턴으로 소스전극, 드레인전극 및 공통전극을 형성하는 도전층과 상기 도전층 하부의 반도체층을 식각하는 단계;
    상기 포토리지스트 패턴을 부분에싱(partial ashing) 단계; 및
    상기 부분에싱(partial ashing) 후 남아있는 포토리지스트 패턴을 마스크로 반도체층의 일부 영역 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 도전층을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 소스전극, 드레인전극, 공통전극 및 활성층패턴을 형성하는 단계는,
    1개의 회절마스크를 사용하여 포토리지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토리지스트 패턴으로 소스전극, 드레인전극 및 공통전극을 형성하는 도전층과 상기 도전층 하부의 반도체층을 식각하는 단계;
    상기 포토리지스트 패턴을 부분에싱(partial ashing) 단계; 및
    상기 부분에싱(partial ashing) 후 남아있는 포토리지스트 패턴을 마스크로 반도체층의 일부 영역 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 도전층을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 소스전극, 드레인전극, 공통전극, 활성층패턴 및 광차단층을 형성하는 단계는,
    1개의 회절마스크를 사용하여 포토리지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토리지스트 패턴으로 소스전극, 드레인전극 및 공통전극을 형성하는 도전층과 상기 도전층 하부의 반도체층과 광차단층을 식각하는 단계;
    상기 포토리지스트 패턴을 부분에싱(partial ashing) 단계; 및
    상기 부분에싱(partial ashing) 후 남아있는 포토리지스트 패턴을 마스크로 반도체층의 일부 영역 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 도전층을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 광차단층은 블랙수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 광차단층은 Cr(크롬)과 같은 금속층과, 절연층이 차례로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  17. 제 12 ~ 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절마스크에 의하여 형성된 포토리지스트 패턴은,
    소스전극, 드레인전극 및 공통전극 위에 도포된 포토리지스트의 두께가 반도체층의 채널을 형성하는 영역 위에 도포된 포토리지스트의 두께보다 두껍고, 화소전극 영역을 포함한 나머지 부분은 완전히 노출된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  18. 제 12 ~ 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부분에싱(partial ashing) 단계는,
    소스전극, 드레인전극 및 공통전극 위에 도포된 포토리지스트는 부분에싱(partial ashing) 단계 이후에 소정의 두께를 유지하며 남아 있고, 반도체층의 채널을 형성하는 영역 위에 도포된 포토리지스트는 부분에싱 단계 이후에 완전히 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  19. 제 8항 ~ 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    콘택트홀이 형성된 게이트절연층 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전층을 형성하고, 1개의 포토마스크를 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 게이트전극과 화소전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  20. 제 8항 ~ 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    콘택트홀이 형성된 게이트절연층 위에 금속층과 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전층을 차례로 형성하고, 1개의 포토마스크를 이용하여 상기 금속층 및 투명한 도전층을 패터닝하여 게이트전극과 화소전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    콘택트홀이 형성된 게이트절연층 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전층을 형성하고, 1개의 포토마스크를 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 게이트전극과 화소전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    콘택트홀이 형성된 게이트절연층 위에 금속층과 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전층을 차례로 형성하고, 1개의 포토마스크를 이용하여 상기 금속층 및 투명한 도전층을 패터닝하여 게이트전극과 화소전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    콘택트홀이 형성된 게이트절연층 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide) 같은 투명한 도전층을 형성하고, 1개의 포토마스크를 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 게이트전극과 화소전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 게이트전극 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    콘택트홀이 형성된 게이트절연층 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명한 도전층을 형성하고, 1개의 포토마스크를 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 게이트전극과 화소전극을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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