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KR101889440B1 - 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101889440B1
KR101889440B1 KR1020110129901A KR20110129901A KR101889440B1 KR 101889440 B1 KR101889440 B1 KR 101889440B1 KR 1020110129901 A KR1020110129901 A KR 1020110129901A KR 20110129901 A KR20110129901 A KR 20110129901A KR 101889440 B1 KR101889440 B1 KR 101889440B1
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forming
column spacer
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이성근
정종욱
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시장치 제조방법은, 표시 영역과 비표시 영역으로 구분되는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 금속막을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 표시 영역에 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하고, 비표시 영역에서는 게이트 패드를 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 등이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 채널층, 소스/드레인 전극, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계; 상기 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 제 1 보호막과 층간절연막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 층간절연막이 형성된 기판 상에 제 1 금속막 및 제 2 금속막을 형성하고, 하프톤 마스크 또는 회절마스크를 사용하는 마스크 고정에 따라 화소 영역에는 공통전극을 형성하고, 상기 소스/드레인 전극 상에는 컬럼스페이서 고정부를 형성하는 단계; 상기 공통 전극이 형성된 기판 상에 제 2 보호막을 형성한 다음, 콘택홀 공정을 진행하여, 상기 컬럼스페이서 고정부를 노출시키는 고정홈을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 공정을 진행한 기판 상에 투명성 도전물질로된 금속막을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 고정홈을 형성하고, 상기 고정홈 영역에 컬럼스페이서 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지한 효과가 있다.

Description

박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법{THIN FILM TRANSISTOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 컬럼스페이서의 유동을 방지하여 투과율을 개선한 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 액정표시장치는 주로 컬러필터 어레이가 형성되는 컬러필터 기판과 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 어레이가 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판이 액정을 사이에 두고 합착되어 형성된다.
최근에는 액정표시장치의 협소한 시야각 문제를 해결하기 위해 여러가지 새로운 방식을 채용한 액정표시장치가 개발되고 있다. 광시야각 특성을 갖는 액정표시장치는 횡전계 방식(IPS:in-plane switching mode), OCB 방식(optically compensated birefrigence mode) 및 FFS(Fringe Field Swithching) 방식 등이 있다.
이중 상기 횡전계 방식 액정표시장치는 화소 전극과 공통 전극을 동일한 기판 상에 배치하여 전극들 간에 수평 전계가 발생하도록 한다. 이로 인하여 액정 분자들의 장축이 기판에 대해서 수평 방향으로 배열되어 종래 TN(Twisted Nematic) 방식 액정표시장치에 비해 광시야각 특성이 있다.
또한, 종래 횡전계 방식 액정표시장치는 데이터 라인과 화소 영역에 형성되는 전극들 사이의 기생 커패시턴스를 줄이면서, 투과율을 개선하기 위해 포토아크릴과 같은 유기막을 기판의 전면에 형성하였다.
하지만, 박막 트랜지스터의 어레이 기판과 컬러필터기판을 합착할 때, 셀(Cell) 갭(Gap) 유지를 위해 형성하는 컬럼스페이서(Column Spacer)들이 시프트 되는 시프트(shift) 불량이 발생된다. 이와 같은, 컬럼스페이서의 시프트 불량은 두꺼운 유기막으로 인해 컬럼스페이서에 과도한 눌림 현상이 발생하기 때문이다.
상기와 같은 컬럼스페이서의 시프트 불량은 화소 영역의 박막 트랜지스터 영역에 위치해야할 컬럼스페이서가 화소 영역까지 밀려, 화소 개구 영역의 배향막을 손상시키거나, 이로 인한 미세 휘점 불량을 야기한다.
또한, 상기와 같은 미세 휘점 불량을 가리기 위해서는 컬러필터기판에 형성되는 블랙매트릭스(Black Matrix)의 폭을 화소 영역까지 확장해야 하는데, 이로 인하여 화소 개구율이 저하된다.
본 발명은, 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 고정홈을 형성하고, 상기 고정홈 영역에 컬럼스페이서 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지한 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 컬럼스페이서의 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지하고, 아울러 블랙매트릭스의 폭을 줄여 화소 개구율을 향상시킨 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 화소 영역을 정의하기 위해 교차배열된 게이트 라인과 데이터 라인; 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 배치되어 있는 스위칭 소자; 상기 화소 영역에 상기 데이터 라인과 평행한 방향하고, 상기 화소 영역의 중앙을 중심으로 상하 서로 대칭 구조를 갖는 공통 전극; 및 상기 공통 전극과 데이터 라인 상부에 각각 배치되는 화소 전극 및 쉴드패턴을 포함하고, 상기 스위칭 소자의 상부에는 고정판과 상기 고정판 상에 형성된 다수개의 돌기패턴들로 구성된 컬럼스페이서 고정부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시장치 제조방법은, 표시 영역과 비표시 영역으로 구분되는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 금속막을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 표시 영역에 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하고, 비표시 영역에서는 게이트 패드를 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 등이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 채널층, 소스/드레인 전극, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계; 상기 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 제 1 보호막과 층간절연막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 층간절연막이 형성된 기판 상에 제 1 금속막 및 제 2 금속막을 형성하고, 하프톤 마스크 또는 회절마스크를 사용하는 마스크 고정에 따라 화소 영역에는 공통전극을 형성하고, 상기 소스/드레인 전극 상에는 컬럼스페이서 고정부를 형성하는 단계; 상기 공통 전극이 형성된 기판 상에 제 2 보호막을 형성한 다음, 콘택홀 공정을 진행하여, 상기 컬럼스페이서 고정부를 노출시키는 고정홈을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 공정을 진행한 기판 상에 투명성 도전물질로된 금속막을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 고정홈을 형성하고, 상기 고정홈 영역에 컬럼스페이서 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 컬럼스페이서의 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지하고, 아울러 블랙매트릭스의 폭을 줄여 화소 개구율을 향상시킨 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 평면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 컬럼스페이서 고정부가 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 컬럼스페이서 시프트 불량을 방지함으로써, 화소 개구율이 향상되는 모습을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 실시예의 설명에 있어서, 각 패턴, 층, 막, 영역 또는 기판 등이 각 패턴, 층, 막, 영역 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 각 구성요소의 상, 옆 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화소 구조를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 박막 트랜지스터 액정표시장치의 어레이 기판은 복수개의 화소 영역이 형성되는 표시 영역과 패드 영역이 형성되는 비표시 영역으로 구분되고, 게이트 라인(101)과 데이터 라인(103)이 교차 배열되어 화소 영역(sub-pixel region)을 정의한다.
상기 게이트 라인(101)과 데이터 라인(103)이 교차되는 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인(101)보다 폭이 넓게 화소 영역 방향으로 인출된 게이트 전극(도 2a의 101a), 소스/드레인 전극 및 채널층(미도시)을 포함한다.
상기 화소 영역에는 플레이트(plate) 구조를 갖는 공통 전극(129)이 상기 데이터 라인(103)과 평행한 방향으로 배치되어 있다. 또한, 상기 공통 전극(129) 상에는 다수개의 슬릿바 구조로 형성된 화소 전극(150)이 교대로 배치되어 있다. 또한, 화소 영역의 둘레에는 상기 화소 전극(150)과 일체로 형성된 쉴드패턴(151)이 상기 데이터 라인(103)과 오버랩되도록 배치되어 있다.
상기 화소 전극(150)은 제 2 콘택홀(232)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 접속된다.
또한, 본 발명의 공통 전극(129)과 화소 전극(150)은 상기 게이트 라인(101)과 평행한 화소 중심선을 중심으로 상기 데이터 라인(103) 방향을 따라 상하 대칭되게 절곡된 구조로 형성된다. 또한, 상기 화소 전극(150)과 공통 전극(129)은 화소 중심선을 중심으로 상하 방향으로 각각 소정의 각도를 갖도록 형성된다.
또한, 상기 공통 전극(129)은 사각형 플레이트(plate) 형태로 형성되어 있지만, 이는 고정된 것이 아니다. 따라서, 상기 화소 전극(150)과 같이 다수개의 슬릿바 구조로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 어레이 기판과 컬러필터기판(미도시) 합착시 셀갭(cell gap) 유지를 위해 배치되는 다수개의 컬럼스페이서들의 시프트(유동) 방지를 위해 박막 트랜지스터 상부에 고정홈(FA)을 형성하였다.
따라서, 상기 컬러필터기판과 어레이 기판이 합착 될 때, 컬럼스페이서들은 박막 트랜지스터 상부에 형성되어 있는 고정홈(FA)에 의해 화소 영역으로 시프트되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각 화소 영역의 박막 트랜지스터 상부에 형성된 고정홈(FA) 영역에 제 1 컬럼스페이서(CS1)와 제 2 컬럼스페이서(CS2)가 위치하는 것을 볼 수 있다. 또한, 상기 제 1 컬럼스페이서(CS1)와 제 2 컬럼스페이서(CS2)의 유동 방지를 위해 고정홈(FA) 영역에는 다수개의 돌기 패턴이 형성된 고정부가 형성되어 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 2a 내지 도 2c와 도 3a 및 도 3b를 참조한다.
또한, 액정표시장치의 게이트 패드 영역에는 상기 게이트 라인(101)으로부터 연장된 게이트 패드(110)가 형성되고, 상기 게이트 패드(110) 상에는 제 1 콘택홀(231)을 통해 서로 전기적으로 콘택된 게이트 패드 콘택전극(310)이 형성된다.
또한, 액정표시장치의 데이터 패드 영역에는 상기 데이터 라인(103)으로부터 연장된 데이터 패드(120)가 형성되고, 상기 데이터 패드(120) 상에는 제 3 콘택홀(233)을 통해 서로 전기적으로 콘택된 데이터 패드 콘택전극(320)이 형성된다.
상기와 같이, 본 발명에서는 어레이 기판과 컬러필터기판 합착시 컬럼스페이서들이 눌림 현상으로 인하여 화소 영역으로 시프트되는 것을 방지함으로써, 컬럼스페이서에 의해 화소 영역에서 배향막이 손상되는 것을 방지하였다.
또한, 본 발명에서는 어레이 기판의 박막 트랜지스터 상부에 컬럼스페이서들을 특정 영역에만 고정될 수 있도록 고정홈과 고정부를 형성함으로써, 컬러필터기판 상에 형성되는 블랙매트릭스의 폭을 줄여 화소 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 투명성 절연물질로 된 하부기판(100) 상에 금속막을 스퍼터링 방식으로 증착한 다음, 제 1 마스크 공정에 따라 표시 영역인 화소 영역에 게이트 전극(101a)을 형성하고, 비표시 영역인 패드 영역에 게이트 패드(110)를 형성한다.
제 1 마스크 공정에서는 증착된 금속막 상에 감광성 물질인 감광막(photo resist)을 형성한 다음, 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 감광막 패턴을 형성하고, 감광막 패턴을 마스크로 하여 식각 공정을 진행한다.
상기와 같이, 제 1 마스크 공정에서는 게이트 전극(101a) 및 게이트 패드(110) 뿐 아니라 게이트 라인(도 1의 도면부호 101)도 함께 형성된다.
상기 제 1 마스크 공정에서 형성하는 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 또는 투명성 도전물질인 ITO, IZO 및 ITZO 중 적어도 하나 이상을 적층하여 형성할 수 있다.
도면에서는 게이트 전극(101a)과 게이트 패드(110)가 두개의 금속층이 적층된 구조로 형성되어 있지만, 이것은 고정된 것이 아니므로 단일 금속층 또는 3개 이상의 금속층으로 적층하여 형성할 수 있다.
상기와 같이, 게이트 전극(101a) 등이 하부 기판(100) 상에 형성되면, 게이트 절연막(102), 비정질 실리콘막 및 도핑된 비정질 실리콘막(n+ 또는 p+)으로 구성된 반도체층과 소스/드레인 금속막을 순차적으로 형성한 다음, 회절마스크 또는 하프톤 마스크를 이용한 제 2 마스크 공정을 진행한다.
제 2 마스크 공정에 따라 게이트 전극(101a) 상부에 채널층(114)과 소스/드레인 전극(117a, 117b)으로 구성된 박막 트랜지스터가 완성되고, 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인(103)과 패드 영역에는 데이터 패드(120)가 형성된다.
상기 회절마스크 또는 하프톤 마스크를 이용하여 채널층(114)과 소스/드레인 전극(117a, 117b)이 동시에 형성되기 때문에 상기 데이터 라인(103)과 데이터 패드(120) 하부에는 채널층패턴(114a)이 남아 있다.
상기 소스/드레인 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명성 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 도면에서는 단일 금속막으로 형성되어 있지만 경우에 따라서는 적어도 2개 이상의 금속막들을 적층하여 형성할 수 있다.
상기와 같이, 소스/드레인 전극(117a, 117b)이 형성되면, 상기 하부기판(100) 전면에 제1 보호막(119)을 형성한 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 보호막(119) 상에 포토아크릴과 같은 유기물질로된 층간절연막(250)을 형성한다.
상기와 같이, 하부기판(100)의 전면에 층간절연막(250)이 형성되면, 하부기판(100)의 전면에 투명성 도전물질(ITO, IZO, ITZO)로된 제1 금속막과 불투명 금속으로된 제 2 금속막을 순차적으로 형성한다. 상기 제 1 금속막 상에 적층되는 제 2 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금일 수 있다.
상기와 같이, 하부기판(100)의 층간절연막(250) 상에 제 1 및 제 2 금속막이 형성되면, 회절마스크 또는 하프톤 마스크를 이용한 제 3 마스크 공정에 따라 식각 공정을 진행하여, 화소 영역에 공통전극(129)을 형성하고, 동시에 박막트랜지스터와 대응되는 층간절연막(250) 상에 고정판(400)과 상기 고정판(400) 상에 다수개의 돌기 패턴들(410)로 구성된 컬럼스페이서 고정부를 형성한다.
상기 컬럼스페이서 고정부는 제 3 마스크 공정에서 1차적으로 공통전극(129)과 고정판(400)이 패터닝되고, 상기 고정판(400) 상에 적층되었던 제 2 금속막을 2차 식각하여 돌기패턴들(410)을 형성함으로써 형성된다.
상기와 같이, 하부기판(100) 상에 공통전극(129)과 컬럼스페이서 고정부가 형성되면, 도 2c에 도시한 바와 같이, 하부기판(100)의 전면에 제 2 보호막(139)을 형성하고, 제 4 마스크 공정에 따라 게이트 패드(110) 영역에 제 1 콘택홀(231), 박막 트랜지스터의 드레인 전극(117b) 영역에 제 2 콘택홀(232), 데이터 패드(120) 영역에 제 3 콘택홀(233) 및 상기 컬럼스페이서 고정부 영역에 고정홈(FA)을 형성한다.
즉, 상기 고정홈(FA) 영역에서는 컬럼스페이서 고정부의 고정판(400)과 돌기패턴들(410)이 외부로 노출된다.
그런 다음, 하부기판(100)의 전면에 투명성 도전물질(ITO, IZO, ITZO)로 금속막을 형성한 다음, 제 5 마스크 공정에 따라 제 2 보호막(139) 상에 화소 전극(150)과 쉴드패턴(151), 게이트 패드(110)와 전기적으로 콘택되는 게이트 패드 콘택전극(310) 및 데이터 패드(120)와 전기적으로 콘택되는 데이터 패드 콘택전극(320)을 형성한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 고정홈을 형성하고, 상기 고정홈 영역에 컬럼스페이서 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 컬럼스페이서의 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지하고, 아울러 블랙매트릭스의 폭을 줄여 화소 개구율을 향상시킨 효과가 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 컬럼스페이서 고정부가 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 어레이 기판 상에는 셀 합착 공정시 셀갭 유지를 위해 배치되는 컬럼스페이서가 화소 영역으로 밀려 이동(shift)하지 않도록 박막 트랜지스터의 상부에 컬럼스페이서 고정부가 형성되어 있다.
상기 컬럼스페이서 고정부는 고정판(400)과 고정판(400) 상에 소정의 간격으로 이격 배치되면서 돌출되어 있는 돌기패턴들(410)로 구성된다.
도면에 도시된 바와 같이, 제 1 컬럼스페이서(CS1)와 제 2 컬럼스페이서(CS2)가 모두 컬럼스페이서 고정부가 형성된 고정홈(FA) 내측에 존재한다.
또한, 셀 합착 공정에서 제 1 및 제 2 컬럼스페이서(CS1, CS2)들이 눌림 현상에 의해 밀리더라도 컬럼스페이서의 고정부의 돌기패턴들(410)에 의해 일정 거리이상 밀리지 않는다.
또한, 상기 컬럼스페이서 고정부가 형성된 고정홈(FA)의 가장자리는 돌기 패턴들(410) 보다 높은 단차로 형성되기 때문에 고정홈(FA)의 경계에서 2차적으로 컬럼스페이서의 밀림을 방지한다.
따라서, 본 발명에서는 종래 기술에서와 같이 셀 합착 공정에서 컬럼스페이서의 눌림 현상으로 인하여 화소 영역의 가장자리 영역까지 컬럼스페이서가 밀려나가지 않아 화소 영역의 배향막 손상을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 컬럼스페이서 시프트 불량을 방지함으로써, 화소 개구율이 향상되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 셀갭 유지를 위해 화소 영역의 박막 트랜지스터 상부에 위치하는 컬럼스페이서가 고정홈(FA) 영역 내에만 위치하기 때문에 화소 영역의 둘레의 비표시 영역과 대응되는 컬러필터기판 상의 블랙매트릭스(BM) 폭을 줄일 수 있다.
본 발명의 화소 영역에는 게이트 라인(101)과 데이터 라인(103)이 교차되는 영역에 박막 트랜지스터가 배치되고, 박막 트랜지스터 상부에는 도 2b 및 도 2c에서 설명한 컬럼스페이서 밀림 방지를 위한 고정홈(FA)과 컬럼스페이서 고정부가 형성된다.
상기 고정홈(FA)은 박막 트랜지스터 상부에만 형성되고, 제 1 및 제 2 컬럼스페이서(CS1, CS2)들은 고정홈(FA)에 형성된 컬럼스페이서 고정부 영역에만 위치하게 된다. 따라서, 종래 컬럼스페이서들은 셀 합착시 화소 전극(150)과 공통 전극(129)이 배치되어 있는 화소 영역까지 밀려 갔으나, 본 발명에서는 이러한 컬럼스페이서의 시프트 불량을 제거하였다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 컬럼스페이서의 밀림 현상으로 화소 영역의 가장자리에서 미세 휘점이 발생되는 것을 가리기 위해 화소 영역까지 블랙매트릭스의 폭을 확장 형성하였으나(종래 BM:---), 본 발명에서는 컬럼스페이서가 컬럼스페이서의 고정부에 의해 박막 트랜지스터 상에만 존재하기 때문에 블랙 매트릭스의 폭을 게이트 라인(101)과 박막 트랜지스터 영역까지로 줄일 수 있다(본 발명의 BM: ━).
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 고정홈을 형성하고, 상기 고정홈 영역에 컬럼스페이서 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 이의 제조방법은, 어레이 기판의 박막 트랜지스터 영역에 컬럼스페이서의 고정부를 형성하여 컬럼스페이서의 시프트 불량을 방지하고, 아울러 블랙매트릭스의 폭을 줄여 화소 개구율을 향상시킨 효과가 있다.
100: 하부기판 102: 게이트 절연막
114: 채널층 117a: 소스 전극
117b: 드레인 전극 119: 제 1 보호막
250: 층간절연막 129: 공통전극
400: 고정판 410: 돌기패턴
150: 화소전극

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 화소 영역을 정의하기 위해 교차배열된 게이트 라인과 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인의 교차 영역에 배치되어 있는 스위칭 소자;
    상기 화소 영역에 상기 데이터 라인과 평행하고, 상기 화소 영역의 중앙을 중심으로 상하 대칭 구조를 갖는 공통 전극;
    상기 공통 전극과 데이터 라인 상부에 각각 배치되는 화소 전극 및 쉴드패턴;
    상기 스위칭 소자의 상부에는 고정판과 상기 고정판 상에 형성된 다수개의 돌기패턴들로 구성된 컬럼스페이서 고정부;
    상기 컬럼스페이서 고정부의 일부 및 상기 공통 전극을 덮도록 배치되고, 상기 컬럼스페이서 고정부의 다른 일부를 외부로 노출시키는 고정홈을 포함하는 보호막; 및
    상기 고정홈 내측에 배치되고, 상기 고정홈 보다 폭이 좁은 컬럼스페이서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공통전극과 상기 컬럼스페이서 고정부는 상기 스위칭 소자 상에 형성되어 있는 층간절연막 상에 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 컬럼스페이서 고정부는 컬러필터기판 합착시 셀갭 유지를 위해 배치하는 상기 컬럼스페이서들과 직접 콘택되어, 상기 컬럼스페이서들의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 표시 영역과 비표시 영역으로 구분되는 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 금속막을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 표시 영역에 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하고, 비표시 영역에서는 게이트 패드를 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 등이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 채널층, 소스/드레인 전극, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계;
    상기 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 제 1 보호막과 층간절연막을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 층간절연막이 형성된 기판 상에 제 1 금속막 및 제 2 금속막을 형성하고, 하프톤 마스크 또는 회절마스크를 사용하는 마스크 고정에 따라 화소 영역에는 공통전극을 형성하고, 상기 소스/드레인 전극 상에는 컬럼스페이서 고정부를 형성하는 단계;
    상기 공통 전극이 형성된 기판 상에 제 2 보호막을 형성한 다음, 콘택홀 공정을 진행하여, 상기 컬럼스페이서 고정부를 노출시키는 고정홈을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀 공정을 진행한 기판 상에 투명성 도전물질로된 금속막을 형성한 다음, 마스크 공정에 따라 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 액정표시장치 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 컬럼스페이서 고정부는 고정판과 상기 고정판 상에 형성된 다수개의 돌기패턴들로 형성된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제 1 금속막은 ITO, ITZO 및 IZO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제 2 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 고정판은 상기 공통 전극과 동일 층 상에 배치되는 금속층인 박막 트랜지스터 액정표시장치.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 화소 영역을 정의하기 위해 교차배열된 게이트 라인과 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인의 교차 영역에 배치되어 있는 스위칭 소자;
    상기 화소 영역에 상기 데이터 라인과 평행하고, 상기 화소 영역의 중앙을 중심으로 상하 대칭 구조를 갖는 공통 전극;
    상기 공통 전극과 데이터 라인 상부에 각각 배치되는 화소 전극 및 쉴드패턴;
    상기 스위칭 소자의 상부에는 고정판과 상기 고정판 상에 형성된 다수개의 돌기패턴들로 구성된 컬럼스페이서 고정부; 및
    상기 컬럼스페이서 고정부의 일부 및 상기 공통 전극을 덮도록 배치되고, 상기 컬럼스페이서 고정부의 다른 일부를 외부로 노출시키는 고정홈을 포함하는 보호막을 포함하고,
    상기 고정홈의 가장자리는 상기 다수개의 돌기패턴들 보다 높은 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치.
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