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KR101992884B1 - 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101992884B1
KR101992884B1 KR1020110139042A KR20110139042A KR101992884B1 KR 101992884 B1 KR101992884 B1 KR 101992884B1 KR 1020110139042 A KR1020110139042 A KR 1020110139042A KR 20110139042 A KR20110139042 A KR 20110139042A KR 101992884 B1 KR101992884 B1 KR 101992884B1
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박문기
장진희
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 기판 상에 차광성의 물질로 유기막을 형성함으로써, 마스크 수를 절감하고 개구율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 화소부와 패드부를 갖는 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선; 상기 기판 상에 형성되며, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 반도체층과 동일 층에 형성되어 상기 드레인 전극과 직접 접속하는 화소 전극; 상기 화소 전극과 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 전면에 형성된 절연막; 상기 화소 전극에 대응되는 절연막을 노출시키고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 데이터 배선에 대응되는 절연막 상에 형성되며, 차광성의 물질을 포함하는 유기막; 및 상기 절연막을 사이에 두고 상기 화소 전극과 중첩되는 복수개의 슬릿 형태의 공통 전극을 포함한다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 마스크 수를 절감하고 개구율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 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 장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진다.
액정 표시 장치에서 가장 많이 사용되는 대표적인 구동 모드(Mode)는 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 후 전압을 가하여 액정 방향자를 제어하는 TN(Twisted Nematic) 모드와, 한 기판 상에 나란하게 배열된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정이 구동되는 횡전계(In-Plane Switching) 모드 등이 있다.
횡전계 모드는 화소 전극과 공통 전극을 박막 트랜지스터 기판의 개구부에 서로 교번하도록 형성하여, 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생하는 횡전계에 의해 액정이 배향되도록 한 것이다. 그런데, 횡전계 모드 액정 표시 장치는 시야각은 넓으나 개구율 및 투과율이 낮으므로, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 프린지 전계(Fringe Field Switching; FFS) 모드 액정 표시 장치가 제안되었다.
프린지 전계 모드 액정 표시 장치는 화소부에 통전극 형태의 공통 전극을 형성하고 공통 전극 상에 슬릿 형태로 복수개의 화소 전극을 형성하거나, 반대로 화소 전극을 통전극 형태로 형성하고 공통 전극을 복수개의 슬릿 형태로 형성함으로써, 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 프린지 전계에 의해 액정 분자를 동작시킨다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 일반적인 프린지 전계 모드 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 프린지 전계 모드 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 하부 기판(10) 상에 제 1 마스크를 이용해서 게이트 배선(미도시), 게이트 전극(10a), 게이트 패드 하부 전극(미도시), 데이터 패드 하부 전극(미도시) 및 공통 배선(미도시)을 형성하는 단계, 제 2 마스크를 이용해서 액티브층(13a)과 오믹 콘택층(13b)을 포함하는 반도체층(13)을 형성하는 단계, 제 3 마스크를 이용해서 소스, 드레인 전극(14a, 14b)과 데이터 배선(DL)을 형성하는 단계, 제 4 마스크를 이용해서 화소 콘택홀, 게이트 콘택홀 및 데이터 콘택홀 포함하는 제 1, 제 2 보호막(15a, 15b)을 형성하는 단계를 포함한다.
그리고, 제 5 마스크를 이용하여 제 2 보호막(15b) 상에 형성되며 드레인 전극(14b)과 접속하는 화소 전극(16)을 형성하는 단계, 제 6 마스크를 이용하여 게이트 패드 하부 전극(미도시)과 데이터 패드 하부 전극(미도시)을 노출시키는 제 3 보호막(15c)을 형성하는 단계, 제 7 마스크를 이용하여 제 3 보호막(15c)을 사이에 두고 화소 전극(16)과 프린지 전계를 생성하는 공통 전극(17)과 게이트 패드 하부 전극(미도시)과 접속하는 게이트 패드 상부 전극(미도시) 및 데이터 패드 하부 전극(미도시)과 접속하는 데이터 패드 상부 전극(미도시)을 형성하는 단계를 포함한다.
그리고, 상부 기판(20) 상에 R, G, B 컬러 필터(미도시), 블랙 매트릭스(19)를 형성하고, 하부 기판(10)과 상부 기판(20)의 셀 갭을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(미도시)를 형성하는 단계까지 포함하면, 일반적인 액정 표시 장치는 12개 이상의 마스크를 이용하여 형성된다. 따라서, 공정이 복잡하고 제조 비용이 증가한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 박막 트랜지스터 기판 상에 형성된 유기막이 블랙 매트릭스 기능을 수행함으로써, 마스크 수를 절감하고 개구율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 화소부와 패드부를 갖는 기판 상에 수직 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선; 상기 기판 상에 형성되며, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 반도체층과 동일 층에 형성되어 상기 드레인 전극과 직접 접속하는 화소 전극; 상기 화소 전극과 박막 트랜지스터를 덮도록 상기 기판 전면에 형성된 절연막; 상기 화소 전극에 대응되는 절연막을 노출시키고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 데이터 배선에 대응되는 절연막 상에 형성되며, 차광성의 물질을 포함하는 유기막; 및 상기 절연막을 사이에 두고 상기 화소 전극과 중첩되는 복수개의 슬릿 형태의 공통 전극을 포함한다.
상기 차광성의 물질은 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질이다.
상기 유기막은 감광성 화합물(Photo Active Compound; PAC)이다.
상기 패드부는 상기 게이트 배선과 접속된 게이트 패드 하부 전극; 상기 데이터 배선과 접속된 데이터 패드 하부 전극; 및 상기 공통 전극과 동일 층에 형성되어 상기 게이트 패드 하부 전극과 접속하는 게이트 패드 상부 전극과 상기 데이터 패드 하부 전극과 접속하는 데이터 패드 상부 전극을 더 포함한다.
또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 마스크를 이용하여 화소부와 패드부로 구분되는 기판의 화소부 상에 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계; 제 2 마스크를 이용하여 반도체층을 형성하는 단계; 제 3 마스크를 이용하여 상기 반도체층과 동일 층에 화소 전극을 형성하는 단계; 제 4 마스크를 이용하여 상기 반도체층 상에 형성되는 데이터 배선, 소스 전극과 및 상기 소스 전극과 이격 형성되어 상기 화소 전극과 직접 접속하는 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소스, 드레인 전극 및 화소 전극을 포함하는 상기 기판 전면에 절연막과 차광성의 물질을 포함하는 유기 물질을 차례로 형성하는 단계; 제 5 마스크를 이용하여 상기 유기 물질을 패터닝하여 상기 화소 전극에 대응되는 상기 절연막을 노출시키는 단계; 및 제 6 마스크를 이용하여 상기 절연막을 사이에 두고 상기 화소 전극과 중첩되는 복수개의 슬릿 형태의 공통 전극 형성하는 단계를 포함한다.
상기 화소 전극에 대응되는 상기 절연막을 노출시키는 단계는, 상기 유기 물질을 노광 및 현상하여 상기 패드부를 노출시키는 유기막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 유기막 패턴을 애싱하여 상기 화소 전극에 대응되는 상기 절연막을 노출시키는 유기막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 차광성의 물질은 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질이다.
상기 유기 물질은 감광성 화합물(Photo Active Compound; PAC)이다.
상기 패드부는 상기 게이트 배선과 접속된 게이트 패드 하부 전극; 상기 데이터 배선과 접속된 데이터 패드 하부 전극; 및 상기 공통 전극과 동일 층에 형성되어 상기 게이트 패드 하부 전극과 접속하는 게이트 패드 상부 전극과 상기 데이터 패드 하부 전극과 접속하는 데이터 패드 상부 전극을 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 화소 전극과 드레인 전극이 화소 콘택홀 없이 직접 접촉하여, 접촉 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 화소 콘택홀 형성을 위한 공정을 제거하여 마스크 수를 절감할 수 있다.
둘째, 블랙 매트릭스 기능을 수행하는 유기막을 박막 트랜지스터 기판에 형성하여 마스크 수를 절감할 수 있으며, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 합착할 때, 합착 마진을 고려할 필요가 없으므로 개구율이 향상된다.
셋째, 차광성의 물질을 포함하는 유기막이 화소 전극에 대응되는 절연막을 노출시킴으로써, 얼룩을 제거하여 표시 품질을 향상시킬 수 있으며, 소비 전력이 감소된다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 단면도.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 액정 표시 장치의 단면도로, 박막 트랜지스터 기판만을 도시하였다.
도 2와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 화소부와 패드부를 갖는 기판(100) 상에 수직 교차하는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(DL); 기판(100)의 화소부에 형성되며, 게이트 전극(100a), 반도체층(130), 소스 전극(140a) 및 드레인 전극(140b)을 포함하는 박막 트랜지스터; 반도체층(130)과 동일 층에 형성되어 드레인 전극(140b)과 직접 접속하는 화소 전극(160); 화소 전극(160)과 박막 트랜지스터를 덮도록 기판(100) 전면에 형성된 절연막(150a); 화소 전극(160)에 대응되는 절연막(150a)을 노출시키고, 박막 트랜지스터와 데이터 배선(DL)에 대응되는 절연막(150a) 상에 형성되며, 차광성의 물질을 포함하는 유기막(150d); 및 절연막(150a)을 사이에 두고 화소 전극(160)과 중첩되는 복수개의 슬릿 형태의 공통 전극(170a)을 포함한다.
구체적으로, 기판(100) 상에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(DL)이 수직 교차하여 복수개의 화소부를 정의하고, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 교차 영역에 박막 트랜지스터가 형성된다. 그리고, 패드부에는 게이트 배선(미도시)과 접속된 게이트 패드 하부 전극(100b)과, 데이터 배선(DL)과 접속된 데이터 패드 하부 전극(140c)이 형성되며, 도시하지는 않았으나, 공통 배선과 공통 배선과 접속된 공통 패드를 포함한다.
박막 트랜지스터는 게이트 전극(100a), 소스 전극(140a), 드레인 전극(140b) 및 차례로 적층된 액티브층(130a)과 오믹 콘택층(130b)을 포함하는 반도체층(130)을 포함한다. 이 때, 게이트 전극(100a)은 게이트 배선(미도시)으로부터의 스캔 신호가 공급되도록 게이트 배선(미도시)에서 돌출 형성될 수도 있고, 게이트 배선(미도시)의 일부 영역으로 정의될 수도 있다.
액티브층(130a) 산화 실리콘, 질화 실리콘 등과 같은 무기 절연 물질로 형성된 게이트 절연막(120)을 사이에 두고 게이트 전극(100a)과 중첩된다. 그리고, 액티브층(130a) 상에 형성된 오믹 콘택층(130b)은 소스, 드레인 전극(140a, 140b)과 액티브층(130a) 사이의 전기 접촉 저항을 감소시키는 역할을 한다. 그리고, 소스, 드레인 전극(140a, 140b)의 이격된 구간에 대응되는 오믹 콘택층(130b)이 제거되어 채널이 형성된다.
소스 전극(140a)은 데이터 배선(DL)과 접속되어 데이터 배선(DL)의 화소 신호를 인가 받으며, 드레인 전극(140b)은 채널을 사이에 두고 소스 전극(140a)과 마주하도록 형성된다. 특히, 화소부에는 반도체층(130)과 동일 층에 통 전극 형태의 화소 전극(160)이 형성된다.
화소 전극(160)은 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등과 같은 투명 전도성 물질로 형성된다. 또한, 드레인 전극(140b)이 화소 전극(160)과 중첩되도록 형성되어 화소 전극(160)과 드레인 전극(140b)이 직접 접속되어 접촉 특성이 향상된다.
그리고, 소스, 드레인 전극(140a, 140b)과 데이터 배선(DL)을 포함하는 게이트 절연막(120) 전면에 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 물질로 절연막(150a)이 형성된다. 그리고, 절연막(150a) 상에는 차광성의 물질을 포함하는 유기막(150d)이 형성되며, 유기막(150d)은 화소 전극(160)에 대응되는 절연막(150a)을 노출시키고, 박막 트랜지스터와 데이터 배선(DL)에 대응되는 절연막(150a)을 덮도록 형성된다.
구체적으로, 유기막(150d)은 빛을 흡수하는 카본(Carbon), 산화 티타늄(TiOx), 컬러 안료(color pigment) 등을 포함하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질, 일 예로서 빛을 흡수하는 흑색 수지(Black Resin)로 형성된다. 특히, 유기막(150d)이 화소 전극(160) 상에도 형성되는 경우, 절연막(150a)을 사이에 두고 형성된 화소 전극(160)과 공통 전극(170a)이 발생시키는 프린지 전계에 의해 액정층의 액정 분자가 구동될 때, 유기막(150d) 상부 표면의 불균일로 인해 얼룩이 발생하고 소비 전력이 커진다.
특히, 빛을 흡수하는 카본(Carbon), 산화 티타늄(TiOx), 컬러 안료(Color Pigment) 등을 포함하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질은 감광성 화합물(Photo Active Compound; PAC)이므로, 유기막(150d)은 포토 레지스트를 이용하지 않고도 패터닝된다.
그리고, 유기막(150d) 상에는 절연막(150a)을 사이에 두고 중첩되어 화소 전극(160)과 프린지 전계를 형성하는 복수개의 슬릿 형태의 공통 전극(170a)이 형성된다. 공통 전극(170a) 역시 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등과 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.
그리고, 도시하지는 않았으나, 컬러 필터 기판에는 R, G, B 컬러 필터, 컬럼 스페이서 등이 더 형성된다. 따라서, 절연막(150a)을 사이에 두고 중첩된 화소 전극(160)과 공통 전극(170a)에 의한 프린지 전계가 발생하고, 상기와 같은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층의 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하며, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소부를 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상이 구현된다.
그리고, 공통 전극(170a)과 동일 층에는 게이트 패드 하부 전극(100b)과 접속하는 게이트 패드 상부 전극(170b) 및 데이터 패드 하부 전극(140c)과 접속하는 데이터 패드 상부 전극(170c)이 더 형성된다.
상술한 본 발명의 액정 표시 장치는 화소 전극(160)과 드레인 전극(140b)이 화소 콘택홀 없이 직접 접촉하여, 접촉 특성이 향상된다. 그리고, 절연막(150a) 상에 형성된 유기막(150d)이 블랙 매트릭스 기능을 수행하므로, 컬러 필터 기판에 블랙 매트릭스를 형성하는 공정을 제거할 수 있으며, 이로 인해 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 합착할 때, 합착 마진을 고려할 필요가 없으므로 개구율이 향상된다. 더욱이, 화소 전극(160)과 공통 전극(170a)이 중첩되는 절연막(150a)을 노출시킴으로써, 얼룩을 제거하여 표시 품질을 향상시킬 수 있으며, 소비 전력이 감소된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도로 박막 트랜지스터 기판만을 도시하였다.
먼저, 도 3a와 같이, 제 1 마스크를 이용하여 화소부와 패드부를 갖는 기판(100) 상에 게이트 전극(110a), 게이트 배선(미도시), 게이트 패드 하부 전극(100b) 및 공통 배선(미도시)을 형성한다. 구체적으로, 기판(100) 상에 스퍼터링(Sputtering) 방법 등의 증착 방법으로 금속층을 형성한 후, 금속층을 패터닝하여 게이트 전극(110a), 게이트 배선(미도시), 게이트 패드 하부 전극(100b) 및 공통 배선(미도시) 등을 형성한다.
금속층은 Al/Cr, Al/Mo, Al(Nd)/Al, Al(Nd)/Cr, Mo/Al(Nd)/Mo, Cu/Mo, Ti/Al(Nd)/Ti, Mo/Al, Mo/Ti/Al(Nd), Cu 합금/Mo, Cu 합금/Al, Cu 합금/Mo 합금, Cu 합금/Al 합금, Al/Mo 합금, Mo 합금/Al, Al 합금/Mo 합금, Mo 합금/Al 합금, Mo/Al 합금 등과 같이 이중층 이상이 적층된 구조로 형성되거나, Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등의 단일층 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 게이트 전극(110a), 게이트 배선(미도시), 게이트 패드 하부 전극(100b) 및 공통 배선(미도시)을 포함한 기판(100) 전면에 게이트 절연막(120)을 형성한다.
도 3b와 같이, 제 2 마스크를 이용하여 게이트 절연막(120) 상에 액티브층(130a)과 오믹콘택층(130b)이 차례로 적층된 구조의 반도체층(130)을 형성한다. 그리고, 도 3c와 같이, 제 3 마스크를 이용하여 화소부에 화소 전극(160)을 형성한다. 구체적으로, 반도체층(130)을 포함한 기판(100) 전면에 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등으로 투명 전도성 물질층을 형성하고, 이를 패터닝하여 통 전극 형태의 화소 전극(160)을 형성한다.
이어, 도 3d와 같이, 제 4 마스크를 이용하여, 데이터 배선(DL)과 일정 간격 이격된 소스, 드레인 전극(140a, 140b) 및 데이터 패드 하부 전극(140c)을 형성한다. 이로써, 게이트 전극(100a), 반도체층(130) 및 소스, 드레인 전극(140a, 140b)을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성된다. 상술한 바와 같이, 데이터 패드 하부 전극(140c)은 데이터 배선(DL)과 동일 층에 형성될 수도 있고, 게이트 패드 하부 전극(100b)과 동시에 형성되어 게이트 패드 하부 전극(100b)과 동일 층에 형성되어도 무방하다.
특히, 드레인 전극(140b)은 화소 전극(160)과 중첩되도록 화소 전극(160)의 일부 영역 상에도 형성되어 드레인 전극(140b)과 화소 전극(160)이 직접 접속한다. 따라서, 드레인 전극(140b)과 화소 전극(160)의 접촉 특성이 향상될 뿐만 아니라, 화소 콘택홀 형성을 위한 공정을 제거하여 마스크 수를 절감할 수 있다.
이어, 도 3e와 같이, 데이터 배선(DL), 소스, 드레인 전극(140a, 140b) 및 데이터 패드 하부 전극(140c)을 포함한 게이트 절연막(120) 전면에 절연막(150a)을 형성하고, 절연막(150a) 전면에 빛을 흡수하는 카본(Carbon), 산화 티타늄(TiOx), 컬러 안료(Color Pigment) 등을 포함하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질로 유기 물질층(150b)을 형성한다. 일 예로서, 유기 물질은 빛을 흡수하는 흑색 수지(Black Resin)로 형성되어, 유기 물질층(150b)이 블랙 매트릭스의 기능을 한다.
특히, 빛을 흡수하는 카본(Carbon), 산화 티타늄(TiOx), 컬러 안료(Color Pigment) 등을 포함하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질은 감광성 화합물(Photo Active Compound; PAC)이므로, 유기 물질층(150b) 상에 포토 레지스트를 형성하지 않고도, 유기 물질층(150b)을 직접 패터닝 할 수 있다.
일반적으로, 블랙 매트릭스는 컬러 필터 기판에 형성되는데, 이 경우 상술한 바와 같이, 마스크 공정으로 블랙 매트릭스를 형성해야 하므로 마스크 공정이 추가로 필요하다. 또한, 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터 기판을 합착할 때, 블랙 매트릭스와 박막 트랜지스터 기판의 합착 마진을 고려해야 하며, 이로 인해 개구율이 저하되는 문제가 발생한다.
그러나, 본 발명의 액정 표시 장치는 빛을 흡수하는 유기 물질 또는 블랙 계열의 유기 물질로 형성된 유기 물질층(150b)이 블랙 매트릭스 기능을 수행하므로, 상술한 문제점을 방지할 수 있다.
구체적으로, 유기 물질층(150b) 상에 제 5 마스크인 하프 톤 마스크를 정렬한다. 이 때, 하프 톤 마스크는 투과 영역, 차단 영역 및 반투과 영역을 가진다. 하프 톤 마스크의 투과 영역은 게이트 패드 하부 전극(100b)과 데이터 패드 하부 전극(140c)에 대응되며, 차단 영역은 데이터 배선(DL)과 박막 트랜지스터에 대응된다. 그리고, 하프 톤 영역은 나머지 영역에 대응된다. 그리고, 상기와 같은 하프 톤 마스크를 이용하여 유기 물질층(150b)을 노광 및 현상하여 도 3f와 같이, 유기막 패턴(150c)이 형성된다.
이 때, 유기막 패턴(150c)은 게이트 패드 하부 전극(100b)과 데이터 패드 하부 전극(140c)에 대응되는 절연막(150a)을 노출시킨다. 따라서, 게이트 패드 하부 전극(100b)에 대응되는 절연막(150a)과 게이트 절연막(120)을 제거하여 게이트 콘택홀을 형성하고, 데이터 패드 하부 전극(140c)에 대응되는 절연막(150a)을 제거하여 데이터 콘택홀을 형성한다.
그리고, 도 3g와 같이, 유기막 패턴(150c)을 애싱(Ashing)하여, 하프 톤 영역이 제거된 유기막(150d)이 형성된다. 이로써, 애싱 전, 차단 영역에 대응되는 유기막 패턴(150c)의 두께보다 애싱 후, 차단 영역에 대응되는 유기막(150d)의 두께가 얇다.
이어, 도 3h와 같이, 유기막(150d)을 포함하는 보호막 전면에 틴 옥사이드(Tin Oxide: TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO) 등으로 투명 전도성 물질층을 형성하고, 제 6 마스크를 이용하여 이를 패터닝하여 복수 개의 슬릿 형태의 공통 전극(170a)을 형성한다. 공통 전극(170a)은 화소부에서 절연막(150a)을 사이에 두고 화소 전극(160)과 중첩되어 프린지 전계를 형성한다.
동시에, 게이트 콘택홀을 통해 게이트 패드 하부 전극(100b)과 접속하는 게이트 패드 상부 전극(170b)과 데이터 콘택홀을 통해 데이터 패드 하부 전극(140c)과 접속하는 데이터 패드 상부 전극(170c)을 형성한다.
한편, 일반적인 유기막은 박막 트랜지스터, 데이터 배선 및 화소 전극을 덮도록 형성되는데, 이 경우, 불균일한 유기막 두께로 인해, 얼룩이 발생하고 소비전력이 증가한다.
구체적으로, 게이트 패드 하부 전극 및 데이터 패드 하부 전극을 덮도록 형성된 절연막은 유기막을 마스크로 이용하여 패터닝되어 게이트 패드 하부 전극과 데이터 패드 하부 전극이 노출된다. 그런데, 절연막을 패터닝하기 위한 건식 식각 공정 시, 식각 가스가 유기막 표면 역시 일부 제거하여 유기막 상부 표면이 불균일해진다.
더욱이, 본 발명의 유기막은 하프톤 마스크를 이용하여 패터닝되므로, 애싱(Ashing) 공정 시, 유기막 상부 표면이 불균일하여, 절연막과 유기막을 사이에 두고 화소 전극과 공통 전극이 프린지 전계를 형성하는 경우 얼룩이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명은 상술한 바와 같이, 블랙 매트릭스 기능을 하는 유기막을 박막 트랜지스터 기판에 형성하고, 유기막이 화소 전극에 대응되는 절연막을 노출시키므로, 얼룩이 발생하는 것을 방지하고 소비전력이 감소한다. 그리고, 블랙 매트릭스를 형성하는 마스크 공정을 제거하여 마스크 수를 절감하여 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 이로 인해, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판을 합착할 때, 합착 마진을 고려할 필요가 없으므로 개구율이 향상된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
DL: 데이터 배선 100: 기판
100a: 게이트 전극 100b: 게이트 패드 하부 전극
120: 게이트 절연막 130: 반도체층
130a: 액티브층 130b: 오믹 콘택층
140a: 소스 전극 140b: 드레인 전극
140c: 데이터 패드 하부 전극 150a: 절연막
150b: 유기 물질층 150b: 유기막 패턴
150c: 유기막 160: 화소 전극
170a: 공통 전극 170b: 게이트 패드 상부 전극
170c: 데이터 패드 상부 전극

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 마스크를 이용하여 기판 상에 게이트 배선, 게이트 전극 및 게이트 패드 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선, 상기 게이트 전극 및 상기 게이트 패드 하부 전극이 형성된 상기 기판의 전면 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    제 2 마스크를 이용하여 상기 게이트 절연막 상에 위치하고, 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체층을 형성하는 단계;
    제 3 마스크를 이용하여 상기 게이트 절연막 상에 위치하고, 상기 반도체층과 이격되는 화소 전극을 형성하는 단계;
    제 4 마스크를 이용하여 상기 게이트 절연막 상에 위치하는 데이터 배선과 데이터 패드 하부 전극을 형성하고, 상기 반도체층과 중첩하는 영역을 갖는 소스 전극 및 상기 소스 전극과 이격되고 상기 반도체층 및 상기 화소 전극과 직접 접속하는 드레인 전극을 형성하여 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 및 상기 화소 전극을 포함하는 상기 기판의 전면 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막이 형성된 상기 기판의 전면 상에 차광성의 물질을 포함하는 유기 물질층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 패드 하부 전극과 상기 데이터 패드 하부 전극에 대응되는 투과 영역, 상기 데이터 배선과 상기 박막 트랜지스터에 대응되는 차단 영역 및 나머지 영역에 대응하는 반투과 영역을 포함하는 하프톤 마스크를 제 5 마스크로 이용하여 상기 유기 물질층을 노광 및 현상함으로써, 상기 데이터 패드 하부 전극 및 상기 게이트 패드 하부 전극과 중첩하는 상기 절연막의 일부 영역을 노출하는 유기막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 유기막 패턴에 의해 노출된 상기 절연막의 일부 영역을 제거하여 컨택홀들을 형성하는 단계;
    상기 유기막 패턴을 애싱하여 상기 박막 트랜지스터 및 상기 데이터 배선과 중첩하는 유기막을 형성하는 단계; 및
    제 6 마스크를 이용하여 상기 절연막 상에 위치하고, 상기 화소 전극과 중첩되는 복수개의 슬릿을 포함하는 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기막을 형성하는 단계는 상기 화소 전극에 대응하는 상기 절연막을 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광성의 물질은 카본, 산화 티타늄, 컬러 안료, 흑색 수지 중 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기 물질은 감광성 화합물(Photo Active Compound; PAC)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 6 마스크를 이용하여 상기 공통 전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 패드 하부 전극과 접속하는 게이트 패드 상부 전극 및 상기 데이터 패드 하부 전극과 접속하는 데이터 패드 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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