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KR102005914B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR102005914B1 KR1020120070917A KR20120070917A KR102005914B1 KR 102005914 B1 KR102005914 B1 KR 102005914B1 KR 1020120070917 A KR1020120070917 A KR 1020120070917A KR 20120070917 A KR20120070917 A KR 20120070917A KR 102005914 B1 KR102005914 B1 KR 102005914B1
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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있으며, 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막; 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 공통 전압을 인가받는 공통 전극; 상기 공통 전극 위의 미세 공간층에 위치하는 액정층; 상기 액정층을 덮는 루프층; 및 상기 루프층 위에 위치하는 화소 전극을 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것이다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 미세 공간(Microcavity)내에 존재하는 액정층을 가지는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
EM(Embedded Microcavity) 구조를 갖는 액정 표시 장치는 포토 레지스트로 희생층을 형성하고 상부에 지지 부재를 코팅한 후에 애싱 공정으로 희생층을 제거하고, 희생층 제거로 형성된 빈 공간에 액정을 채워 디스플레이를 만드는 장치이다. 이를 위하여 희생층을 제거하기 위하여 EM(Embedded Microcavity) 구조의 일측을 식각하여 오픈하는 공정 등 다수의 공정을 가지게 되는데, 이와 같은 다수의 공정으로 인하여 제조 시간이 증가하고, 각 공정에서 사용하는 마스크의 수도 많아져서 제조 비용도 증가하는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조 시간 및 제조 비용이 줄어드는 새로운 구조 및 공정의 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 기판; 상기 기판 위에 형성되어 있으며, 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막; 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 공통 전압을 인가받는 공통 전극; 상기 공통 전극 위의 미세 공간층에 위치하는 액정층; 상기 액정층을 덮는 루프층; 및 상기 루프층 위에 위치하는 화소 전극을 포함한다.
상기 루프층에는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 전극 노출 영역 및 상기 화소 전극이 형성될 화소 전극 형성 영역은 개구부로 형성되어 있을 수 있다.
상기 루프층에는 상기 드레인 전극 노출 영역의 개구부와 상기 화소 전극 형성 영역의 개구부를 연결하는 연결 개구부를 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 화소 전극 형성 영역의 개구부, 상기 드레인 전극 노출 영역의 개구부 및 이들을 연결하는 상기 연결 개구부의 위의 영역에 위치할 수 있다.
상기 공통 전극의 적어도 하나의 변은 대응하는 상기 미세 공간층에 변과 서로 일치할 수 있다.
상기 공통 전극의 연장 방향으로 연장되어 있는 변은 상기 미세 공간층의 대응하는 변과 일치할 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 드레인 전극 노출 영역의 위에는 형성되지 않을 수 있다.
상기 보호막과 상기 공통 전극의 사이에 형성되어 있는 컬러 필터 및 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 위에 도전 물질을 적층하고, 그 위에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층을 마스크로 상기 도전 물질을 식각하여 공통 전극을 형성하는 단계; 상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계; 상기 루프층 위에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 희생층을 형성하는 단계 및 상기 공통 전극을 형성하는 단계는 함께 진행할 수 있다.
상기 루프층을 형성한 후 액정 주입구와 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 함께 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 액정 주입구와 상기 접촉구를 함께 형성한 후 상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 미세 공간층이 형성된 후에 진행하며, 상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 접촉구를 통하여 상기 노출된 드레인 전극과 상기 화소 전극을 연결할 수 있다.
상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 사용되고 남은 포토 레지스트는 상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계에서 상기 희생층과 함께 습식 식각으로 제거할 수 있다.
상기 화소 전극이 형성된 후, 상기 액정 주입구를 통하여 상기 미세 공간층에 액정 물질을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 루프층을 형성한 후 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 접촉구를 통하여 상기 노출된 드레인 전극과 상기 화소 전극을 연결할 수 있다.
상기 화소 전극을 형성한 후 액정 주입구를 형성하는 단계; 및 상기 액정 주입구를 형성한 후, 상기 액정 주입구를 통하여 상기 미세 공간층에 액정 물질을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 루프층을 형성한 후 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 화소 전극을 형성하는 단계는 투명한 도전 물질을 적층하고 1차 식각하는 단계 및 1차 식각된 투명한 도전 물질을 2차 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 1차 식각은 상기 액정 주입구가 형성되는 액정 주입구 형성 영역위의 상기 투명한 도전 물질만을 식각하며, 상기 2차 식각에 의하여 상기 화소 전극이 완성할 수 있다.
상기 제1 식각에 의하여 노출된 희생층을 제거하여 액정 주입구를 형성하는 단계; 및 상기 액정 주입구에 의하여 노출된 희생층을 제거하여 상기 미세 공간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 화소 전극과 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 연결하는 접촉구를 희생막을 형성한 후의 공정에서 형성하도록 하여 새로운 구조 및 새로운 공정을 가지며, 제조 시간 및 제조 비용도 줄어들도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 2, 도 3 및 도 4는 각각 도 1의 II-II선, III-III선 및 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 브리지 영역 및 패드 영역의 단면도이다.
도 6 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
도 23 내지 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2, 도 3 및 도 4는 각각 도 1의 II-II선, III-III선 및 IV-IV선을 따라 자른 단면도이고, 도 5는 도 1의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 브리지 영역 및 패드 영역의 단면도이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 제1 방향으로 연장되어 있으며, 일 방향으로 돌출된 게이트 전극(124)을 포함한다. 또한, 게이트선(121)과 동일한 물질로 유지 전극을 포함하는 유지 전압선이 형성될 수 있다. 유지 전압선도 제1 방향으로 연장되어 있으며, 유지 전극은 유지 전압선에서 돌출되어 있을 수 있다.
게이트선(121) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 박막 트랜지스터의 채널을 형성하는 반도체(154)가 형성되어 있다. 실시예에 따라서 데이터선(171) 및 소스/드레인 전극의 하부에 위치하는 반도체층을 더 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 반도체(154)의 위이며, 소스/드레인 전극의 사이에는 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수 있다.
반도체(154) 및 게이트 절연막(140) 위에 소스 전극(173)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 데이터선(171)은 제2 방향으로 연장되어 있다. 본 실시예에서 소스 전극(173)은 말굽 형태로 형성되어 있으며, 드레인 전극(175)은 말굽 형태의 소스 전극으로 일측 끝단이 둘러쌓여 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터를 형성하며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체 부분(154)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 제1 보호막(180)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
제1 보호막(180)의 위에는 컬러 필터(230) 및 차광 부재(Black matrix; 220)가 형성되어 있다.
먼저, 컬러 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 하지만, 적색, 녹색, 및 청색의 삼원색에 제한되지 않고, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 옐로(yellow), 화이트 계열의 색 중 하나를 표시할 수도 있다. 한 색의 컬러 필터(230)는 데이터선의 연장 방향(제2 방향)을 따라서 연장되어 있어 상하로 인접하는 화소는 서로 동일한 색의 컬러 필터가 형성되어 있으며, 좌우로 인접하는 화소는 서로 다른 색을 표시하는 컬러 필터가 형성되어 있을 수 있다. 데이터선(171)의 위에는 인접하는 두 컬러 필터(230)가 중첩하거나 서로 간격을 두고 떨어져 있거나, 두 컬러 필터 중 하나의 컬러 필터만이 위치할 수 있다. 컬러 필터(230)는 드레인 전극(175)을 노출시킬 영역에 형성된 접촉구(235)가 형성되어 있다.
컬러 필터(230)의 위에는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조의 차광 부재(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성되어 있으며, 게이트선(121), 데이터선(171) 및 박막 트랜지스터의 적어도 일부 영역의 상부에 위치하여 빛을 차단한다. 또한, 차광 부재(220)의 개구부에는 컬러 필터(230)가 위치하고 있다. 본 실시예에서는 차광 부재(220)의 개구부에는 컬러 필터(230)의 접촉구(235)가 위치하고 있다. 이는 차광 부재(220)를 드레인 전극(175)의 노출시킬 영역위에 형성되지 않도록 하여 용이하게 접촉구를 형성할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 실시예와 달리 차광 부재(220)를 드레인 전극(175)의 상부에 위치시키고 해당 부분에 접촉구를 형성할 수도 있다.
컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 이를 덮는 제2 보호막(185)이 형성되어 있다. 제2 보호막(185)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다. 컬러 필터(230)와 차광 부재(220)의 두께 차이로 인하여 단차가 발생된 경우에는 제2 보호막(185)을 유기 절연물을 포함하도록 하여 단차를 줄이거나 제거할 수 있다.
보호막(180, 185)에는 드레인 전극(175)의 일단(확장부)를 노출하는 접촉구(186)가 형성되어 있다. 보호막(180, 185)의 접촉구(186)는 컬러 필터(230)의 접촉구(235)와 중첩하는 위치에 형성되어 보호막(180, 185)만을 식각하여 드레인 전극(175)의 확장부가 노출되도록 한다.
제2 보호막(185) 위에는 공통 전압이 인가되는 공통 전극(191)이 형성되어 있다. 공통 전극(191)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 공통 전극(191)은 제2 방향(데이터선 방향)으로 연장되어 있으며, 좌우로 인접하는 화소간에는 서로 연결되어 있지 않다. 이 때, 표시 영역의 외측에서는 공통 전극(191)이 서로 연결되어 있어 동일한 공통 전압을 인가받을 수 있다. 도 1의 실시예에 따른 공통 전극(191)은 하나의 화소 영역에서 접촉구(186)가 형성되는 영역(또는 드레인 전극(175)을 노출시킬 영역(이하 드레인 전극 노출 영역이라 함.) 위에는 형성되지 않으며, 데이터선(171)의 적어도 일부의 상부(즉, 미세 공간층(Microcavity) 사이의 영역)에도 형성되지 않을 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는 좌우로 인접하는 화소의 공통 전극(191)간에도 서로 연결되도록 하는 연결부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 공통 전극의 연결부는 데이터선(171)을 위를 가로 질러 형성될 수 있다.
화소 영역에 위치하는 공통 전극(191)의 상부에는 미세 공간층(Microcavity; 305)이 형성되어 있다. 공통 전극(191)은 상부 미세 공간층(305)을 형성하는 희생층(300)을 마스크로 식각되므로 (도 15A 내지 도 15D 참고), 공통 전극의 적어도 하나의 변과 이에 대응하는 미세 공간층(305)의 변은 서로 일치한다. 본 실시예에서는 액정 주입구(335)를 화소의 상, 하에 형성하기 때문에 공통 전극(191)의 상하의 변은 미세 공간층(305)의 상하의 변과 일치하지 않지만, 좌우의 변(데이터선(171)과 인접하는 변)은 서로 일치한다. (도 2 참고) 즉, 공통 전극(191)의 연장 방향인 데이터선 방향으로 연장되어 있는 양측의 변은 미세 공간층(305)의 변과 일치한다. 또한, 드레인 전극 노출 영역의 주변에서도 공통 전극(191)의 적어도 일 변과 대응하는 미세 공간층(305)의 일변은 일치할 수 있다.
미세 공간층(305)의 내부에는 액정 분자(310)를 포함하는 액정층이 형성되어 있다. 또한, 액정 분자(310)를 배열시키기 위하여 배향막(도시하지 않음)도 미세 공간층(305)에 형성되어 있을 수 있다. 배향막은 폴리 아믹산(Polyamic acid), 폴리 실록산(Polysiloxane) 또는 폴리 이미드(Polyimide) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되는 물질들 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 공간층(305)의 단면은 사다리꼴 모양을 가지며, 액정을 넣을 수 있도록 하기 위하여 일측면에 액정 주입구(335)를 가질 수 있다. 모관력(capillary force)으로 액정 분자(310)가 액정 주입구(335)를 통하여 미세 공간층(305)으로 삽입되며, 배향막도 모관력에 의하여 형성될 수 있다. 액정 물질이 주입된 이후에는 액정 주입구(335)는 액정 물질이 빠져나가는 것을 막기 위하여 이를 막는 구조물을 더 포함할 수 있다.
제2 보호막(185), 미세 공간층(305) 및 공통 전극(191)의 위에는 제1 상부 절연층(311)이 위치한다. 제1 상부 절연층(311)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 기판의 전면에 형성될 수 있다.
제1 상부 절연층(311)의 위에는 루프층(312)가 형성되어 있다. 루프층(312)는 미세 공간층(305)을 지지하는 역할을 수행한다. 루프층(312)은 액정 주입구(335)가 형성될 영역(이하 액정 주입구 형성 영역이라 함), 드레인 전극(175)을 노출시킬 영역(즉, 접촉구(186)가 형성된 영역으로 이하 드레인 전극 노출 영역이라 함.) 및 데이터 전압을 인가받는 화소 전극(192)이 형성될 영역(이하 화소 전극 형성 영역)에는 개구부(312’)로 형성한다. 또한, 루프층(312)의 개구부(312’)는 드레인 전극 노출 영역의 개구부와 화소 전극 형성 영역의 개구부를 연결하는 연결 개구부(312’)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 루프층(312)은 유기 물질로 형성될 수 있다.
루프층(312)의 위에는 제2 상부 절연층(313)이 형성되어 있다. 제2 상부 절연층(313)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 기판의 전체적으로 형성될 수 있다.
화소 전극 형성 영역의 개구부(312’), 드레인 전극 노출 영역의 개구부(312’) 및 이들을 연결하는 연결 개구부(312’)의 위이며, 제2 상부 절연층(313)의 위에는 화소 전극(192)가 형성되어 있다. 화소 전극(192)은 화소 전극 형성 영역의 개구부(312’), 드레인 전극 노출 영역의 개구부(312’) 및 이들을 연결하는 연결 개구부(312’)를 덮어 루프층(312)위에 일부 화소 전극(192)이 위치할 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 화소 전극(192)이 화소 전극 형성 영역의 개구부(312’), 드레인 전극 노출 영역의 개구부(312’) 및 이들을 연결하는 연결 개구부(312’)의 위에만 형성되고 루프층(312)의 위에는 형성되지 않을 수도 있다. 화소 전극(192)은 드레인 전극 노출 영역에서 노출된 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압을 인가받은 화소 전극(192)과 공통 전압을 인가받은 공통 전극(191)에 의하여 전계가 발생되며, 액정 분자(310)는 전계에 의하여 배열 방향이 변하게 된다. 화소 전극(192)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
실시예에 따라서 공통 전극(191) 또는 화소 전극(192)은 홈 또는 돌기와 같은 도메인 분할 수단을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 실시예에 따라서 공통 전극(191) 또는 화소 전극(192)은 가로 또는 세로 줄기부 및 그로부터 연장되어 있는 미세 가지부를 가질 수도 있다.
제1 상부 절연층(311), 루프층(312) 및 제2 상부 절연층(313)은 미세 공간층을 지지하는 역할을 수행하며, 그 중 가장 두꺼운 루프층(312)이 미세 공간층(305)을 지지하는 기본층이 된다. 이에 실시예에 따라서는 제1 상부 절연층(311) 및 제2 상부 절연층(313)은 생략될 수 있다.
절연 기판(110)의 하부 및 제2 상부 절연층(313) 및 화소 전극(192)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)이 위치하고 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
도 5에서는 표시 패널에서 표시 영역의 외측에 존재하는 주변 영역 중 브리시(bridge)가 형성되는 영역과 패드(pad)가 형성되는 영역의 단면을 도시하고 있다. 패드(pad)는 게이트선(121)의 외측에 존재하는 확장부(129)와 연결되어 있는 패드(199)와 데이터선(171)의 외측에 존재하는 확장부(179)와 연결되어 있는 패드(199) 및 공통 전극(191)에 공통 전압을 인가하는 패드(199)가 존재한다. 브리지(198)는 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있는 배선의 일부분(128)과 데이터선과 동일한 층에 형성되어 있는 배선의 일부분(178)을 서로 연결하는 것이다.
한편, 실시예에 따라서는 하나의 화소를 두 개의 부화소로 구분하고 각 부화소가 박막 트랜지스터와 화소 전극(192)을 포함하도록 형성할 수도 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 19를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 살펴본다.
도 6 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
먼저, 도 6은 절연 기판(110)위에 게이트선(121)이 형성된 배치도이다.
도 3을 참고하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 형성한다. 게이트선(121)은 돌출되어 있는 게이트 전극(124)을 포함하며, 제1 방향으로 연장되도록 형성한다. 한편, 실시예에 따라서는 게이트선과 동일한 물질로 유지 전압선을 형성할 수도 있다.
게이트선(121) 및 절연 기판(110) 위에는 이를 덮는 게이트 절연막(140)을 형성한다.
그 후, 도 7 내지 도 8D에서 도시하고 있는 바와 같이, 게이트 절연막(140) 위에 반도체(154), 데이터선(171) 및 소스/드레인 전극(173, 175)를 형성한다.
도 7은 반도체(154) 및 데이터 도전체(171, 173, 175)를 형성한 배치도이고, 도 8A 내지 도 8D는 각각 도 2 내지 5에 대응하는 단면도이다.
본 실시예에서는 반도체 물질을 적층하고, 마스크로 노광/현상하여 반도체(154)를 형성한다. 그 후, 데이터 도전층용 물질을 적층하고, 또 다른 마스크로 노광/현상하여 데이터 도전체(171, 173, 175)를 형성한다. 총 2개의 마스크를 사용한다.
하지만, 실시예에 따라서는 반도체 물질과 데이터 도전층용 물질을 순차적으로 적층하고, 그 후, 하나의 마스크(슬릿 마스크 또는 반투과 마스크)를 통하여 노광, 현상하고 식각하는 한번의 공정을 통하여 두 패턴을 함께 형성할 수도 있다. 이 때, 박막 트랜지스터의 채널 부분에 위치하는 반도체(154)가 식각되지 않도록 하기 위하여 해당 부분에는 마스크의 슬릿 또는 반투과 영역이 대응하여 노광한다. 또한, 반도체층은 데이터 도전체(171, 173, 175)의 하부에도 위치한다.
한편, 반도체(154)의 위이며, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 사이에는 저항성 접촉 부재가 형성되어 있을 수도 있다.
데이터 도전체(171, 173, 175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 전 영역에 걸쳐 제1 보호막(180)을 형성한다. 제1 보호막(180)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
그 후, 도 9에서 도시하고 있는 바와 같이 제1 보호막(180)의 위에는 컬러 필터(230)를 형성한다. 컬러 필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있어, 각 컬러 필터(230)별로 형성 공정을 수행하여야 한다. 그 결과 3색을 표시하는 경우에는 3번의 컬러 필터(230) 형성 공정을 수행한다. 또한, 컬러 필터(230)는 데이터선의 연장 방향(제2 방향)을 따라서 연장하도록 형성하여 상하로 인접하는 화소는 서로 동일한 색의 컬러 필터가 형성되어 있으며, 좌우로 인접하는 화소는 서로 다른 색을 표시하는 컬러 필터가 형성되어 있을 수 있다. 데이터선(171)의 위에는 인접하는 두 컬러 필터(230)가 중첩하거나 서로 간격을 두고 떨어져 있거나, 두 컬러 필터 중 하나의 컬러 필터만이 위치할 수 있다. 컬러 필터(230)에는 드레인 전극(175)을 노출시킬 영역에 형성된 접촉구(235)를 컬러 필터(230) 형성시 함께 형성한다..
그 후, 도 10 내지 도 11D에서 도시하고 있는 바와 같이, 차광 부재(Black matrix; 220)를 형성한다. 차광 부재(220)는 화상을 표시하는 영역에 대응하는 개구부를 가지는 격자 구조로 형성하며, 빛이 투과하지 못하는 물질로 형성한다. 차광 부재(220)는 게이트선(121), 데이터선(171) 및 박막 트랜지스터의 적어도 일부 영역의 상부에 위치하여 게이트선(121), 데이터선(171) 및 박막 트랜지스터 주변에서 빛이 새는 것을 막는다. 차광 부재(220)의 개구부에는 컬러 필터(230)가 위치하고 있다. 본 실시예에서는 차광 부재(220)의 개구부에는 컬러 필터(230)의 접촉구(235)가 위치하고 있다. 이는 차광 부재(220)를 드레인 전극(175)의 노출시킬 영역위에 형성되지 않도록 하여 후속 공정에서 용이하게 접촉구를 형성할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이와 달리 차광 부재(220)를 드레인 전극(175)의 상부에 위치시키고 해당 부분에 접촉구를 형성할 수도 있다. 이는 도 11D에서 도시하고 있으며, 브리지를 형성하는 주변 영역에서 차광 부재(220)에 미리 접촉구(221)를 형성한 것을 확인할 수 있다.
그 후, 도 12A 내지 도 12D에서 도시하고 있는 바와 같이, 컬러 필터(230) 및 차광 부재(220)의 위에는 전체 영역에 걸쳐서 제2 보호막(185)을 형성한다. 제2 보호막(185)은 질화 규소(SiNx)와 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물을 포함할 수 있다.
그 후, 제2 보호막(185) 위에 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질(190)을 전체 영역에 걸쳐서 적층한다. 다만, 반사형 액정 표시 장치에서는 빛을 반사시키는 도전 물질을 사용할 수 있다.
도 12A 내지 도 12D에서 확인할 수 있는 바와 같이 보호막(180, 185)을 별도의 마스크를 사용하여 접촉구(186)를 바로 형성하지 않고, 투명한 도전 물질(190)도 별도의 마스크를 사용하여 패턴을 형성하지 않아 불필요한 마스크를 줄인다.
그 후, 도 13 내지 도 14D에서 도시하고 있는 바와 같이 개구부(301)를 가지는 희생층(300)을 형성한다. 희생층(300)은 포토 레지스트(PR) 등의 유기 물질로 형성될 수 있다. 희생층(300)은 미세 공간층(Microcavity; 305)이 형성될 위치에 형성되어 있다가 추후 제거하여 미세 공간층(Microcavity)을 형성하는 층이다. 희생층(300)은 제2 방향(데이터선 방향)으로 길게 연장되어 있으며, 희생층(300)의 개구부(301)는 인접하는 미세 공간층(Microcavity) 사이의 영역 및 드레인 전극 노출 영역에 위치하고 있다. 그 결과 데이터선(171)의 상부 영역에서는 희생층(300)이 형성되지 않으며, 박막 트랜지스터의 출력 단자인 드레인 전극의 일부 영역의 상부에서도 희생층(300)이 형성되지 않는다.
한편, 14D를 참고하면, 주변 영역에서 투명한 도전 물질(190)로 형성된 층에 형성된 배선(예를 들면 공통 전압 인가 배선)에 패드를 형성하는 경우에는 패드를 형성할 영역에만 희생층(300)을 형성한다. 하지만, 실시예에 따라서는 투명한 도전 물질(190)로 형성된 층에 형성된 배선과 직접 연결되는 패드가 없을 수도 있다.
그 후, 도 15A 내지 도 15D와 같이 희생층(300)을 마스크로 하여 노출되어 있는 투명한 도전 물질(190)을 식각하여 공통 전극(191)을 형성한다.
도 13 내지 도 14D의 개구부(301)를 가지는 희생층(300)을 형성하는 공정과 도 15A 내지 도 15D의 공통 전극(191)을 형성하는 공정은 함께 수행될 수 있다. 즉, 희생층(300)에 개구부(301)를 형성하기 위하여 패터닝할 때, 그 하부의 투명한 도전 물질(190)도 패터닝할 수 있다.
그 후, 표시 패널의 전체 영역에 걸쳐 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질로 제1 상부 절연층(311)을 형성한다.
그 후, 도 16 내지 도 17D에서 도시하고 있는 바와 같이 액정 주입구(335)가 형성될 영역(액정 주입구 형성 영역), 드레인 전극(175)을 노출시킬 영역(접촉구(186)가 형성될 영역; 드레인 전극 노출 영역) 및 데이터 전압을 인가받는 화소 전극(192)이 형성될 영역(화소 전극 형성 영역)에는 개구부(312’)를 가지는 루프층(312)을 형성한다. 또한, 루프층(312)의 개구부(312’)는 드레인 전극 노출 영역의 개구부와 화소 전극 형성 영역의 개구부를 연결하는 연결 개구부(312’)를 더 포함할 수 있다. 루프층(312)은 유기 절연물질로 형성할 수 있으며, 그 두께가 제1 상부 절연층(311)에 비하여 두꺼울 수 있다.
그 후, 루프층(312)의 위에 제2 상부 절연층(313)을 형성한다. 제2 상부 절연층(313)은 질화 규소(SiNx) 따위의 무기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 기판의 전체적으로 형성되어 있다. 제2 상부 절연층(313)과 제1 상부 절연층(311)은 동일한 물질로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 상부 절연층(311), 루프층(312) 및 제2 상부 절연층(313)은 미세 공간층을 지지하는 역할을 수행하며, 그 중 가장 두꺼운 루프층(312)이 미세 공간층(305)을 지지하는 기본층이 된다. 그 결과 제1 상부 절연층(311) 및 제2 상부 절연층(313)은 실시예에 따라서는 생략될 수 있다. 또한, 도 17D를 참고하면, 루프층(312)은 브리지 영역 및 패드 영역에는 형성되지 않는다. 이는 미세 공간부(305)가 브리지 영역 및 패드 영역에는 형성되지 않기 때문이다. 하지만, 실시예에 따라서는 루프층(312)이 브리지 영역 및 패드 영역에 형성될 수도 있다.
그 후, 도 18A 내지 도 18D에서 도시하고 있는 바와 같이, 액정 주입구(335)와 드레인 전극(175)의 일부를 노출시키는 접촉구(186)를 함께 형성한다. 이와 같이 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 하나의 마스크를 사용하여 식각하므로 마스크의 사용 개수를 줄일 수 있다.
액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 형성하기 위하여 포토 레지스트(PR)를 도포한 후 마스크를 사용하여 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 그 후, 포토 레지스트(PR)를 마스크로 하여 하부를 식각하여 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 형성한다. 이때, 식각되는 층은 제2 상부 절연층(313), 제1 상부 절연층(311) 및 희생층(300)이 식각되며, 그 아래의 층(공통 전극(191) 등)은 식각하지 않는다.
액정 주입구(335)를 형성함에 의하여 희생층(300)이 외부로 노출되며, 본 실시예에서는 희생층(300)도 포토 레지스트(PR)로 형성되어 있고, 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 식각하기 위한 포토 레지스트(PR)도 상부에 남아 있으므로, 이들을 함께 습식 식각할 수 있다. 즉, 포토 레지스트 패턴을 제거하는 식각액(예를 들면, 포토 레지스트 스트리퍼(stripper))에 담구어 희생층(300)과 함께 제2 상부 절연층(313)위에 남아있는 포토 레지스트(PR) 패턴을 습식 식각할 수 있다. 이와 같은 공정에 의하면 제2 상부 절연층(313)위에 형성된 포토 레지스트(PR)를 제거하는 공정과 희생층(300)을 제거하는 공정을 함께 수행할 수 있어 제조 공정이 짧아지는 장점을 가진다.
하지만, 실시예에 따라서는 희생층(300)을 포토 레지스트(PR)가 아닌 물질로 형성하는 경우에는 별도로 두 공정을 진행할 수도 있다. 또한, 희생층(300)은 습식 식각이 아닌 건식 식각으로도 진행될 수도 있다.
이와 같이 희생층(300)이 제거되면, 도 18A 내지 도 18D에서와 같이 희생층(300)의 위치에는 미세 공간층(305)이 형성된다.
그 후, 도 19에서 도시하고 있는 바와 같이, 화소 전극 형성 영역의 개구부(312’), 드레인 전극 노출 영역의 개구부(312’) 및 이들을 연결하는 연결하는 연결 개구부(312’)의 위이며, 제2 상부 절연층(313)의 위에 화소 전극(192)을 형성한다. 화소 전극(192)은 드레인 전극 노출 영역에서 노출된 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있다. 화소 전극(192)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
이 때, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이 브리지 영역 및 패드 영역에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 브리지(198) 및 패드(199)도 함께 형성한다. 브리지(bridge; 198)는 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있는 배선의 일부분(128)과 데이터선과 동일한 층에 형성되어 있는 배선의 일부분(178)을 서로 연결한다. 또한, 패드(pad; 199)는 게이트선(121)의 외측에 존재하는 확장부(129)와 연결되어 있는 패드(199)와 데이터선(171)의 외측에 존재하는 확장부(179)와 연결되어 있는 패드(199) 및 공통 전극(191)에 공통 전압을 인가하는 패드(199)를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따라서 공통 전극(191) 또는 화소 전극(192)은 홈 또는 돌기와 같은 도메인 분할 수단을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 실시예에 따라서 공통 전극(191) 또는 화소 전극(192)은 가로 또는 세로 줄기부 및 그로부터 연장되어 있는 미세 가지부를 가질 수도 있다.
그 후, 도 2 내지 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 형성된 미세 공간층(305)에 액정 물질을 주입하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정층을 형성한다.
액정 물질을 주입하기 전에 액정 분자를 배향시키는 배향막을 먼저 미세 공간층(305)에 형성하고, 그 후, 액정 물질을 주입할 수 있으며, 배향막 및 액정 물질의 주입시에는 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간층(305)에 주입되도록 할 수 있다. 액정 물질이 주입된 이후에는 액정 주입구(335)는 액정 물질이 빠져나가는 것을 막기 위하여 이를 막는 추가 공정이 수행될 수 있다.
그 후, 절연 기판(110)의 하부 및 제2 상부 절연층(313)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)을 부착하는 공정이 더 추가될 수 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
이상의 실시예에서는 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 하나의 마스크로 형성하여 마스크의 개수를 줄이고 있다. 또한, 공통 전극(191)을 형성할 때 별도의 마스크를 사용하지 않고, 형성된 희생층(300)을 마스크로 하여 식각하여 사용되는 마스크의 개수를 줄이고 있다.
뿐만 아니라, 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 형성할 때 사용되고 남아 있는 포토 레지스트(PR)와 희생층(300)을 함께 습식 식각하여 공정 시간을 단축시켰다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 20 내지 도 22의 실시예를 먼저 살펴본다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
도 20 내지 도 22의 실시예도 표시 장치가 완성되면 도 1의 평면도와 일치하고, 도 20 이전의 공정은 도 6 내지 도 17과 동일하다.
즉, 절연 기판(110)위에 게이트선(121)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(140)을 덮은 후, 게이트 절연막(140)위에 반도체(154)를 형성하고, 그 후 데이터 도전체(171, 173, 175)를 형성한다. 그 후, 제1 보호막(180)으로 덮고, 그 위에 컬러 필터(230)를 형성하고, 그 위에 차광 부재(220)를 형성한다. 그 후, 제2 보호막(185)으로 덮고 그 위에 공통 전극용 도전 물질(190) 및 희생층용 포토 레지스트(PR)를 적층하고, 희생층용 포토 레지스트(PR)를 마스크를 사용하여 패터닝한다. 그 후, 희생층(300)을 마스크로 하여 공통 전극용 도전 물질(190)을 식각하여 공통 전극(191)을 형성한다. 그 후, 제1 상부 절연층(311)을 전체적으로 덮고, 그 위에 개구부(312’)를 가지는 루프층(312)을 형성한다. 그 후, 제2 상부 절연층(313)을 전체적으로 덮는다.
이상의 내용은 도 6 내지 도 17의 내용을 요약한 내용이다.
그 후, 도 20A 내지 도 20D에서 도시하고 있는 바와 같이, 드레인 전극(175)의 일부를 노출시키는 접촉구(186)를 형성한다. 도 6 내지 도 19의 실시예와 달리 액정 주입구(335)는 함께 형성하지 않는다.
그 후, 도 21A 내지 도 21D에서 도시하고 있는 바와 같이 화소 전극 형성 영역의 개구부(312’), 드레인 전극 노출 영역의 개구부(312’) 및 이들을 연결하는 연결하는 연결 개구부(312’)의 위이며, 제2 상부 절연층(313)의 위에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 화소 전극(192)을 형성한다. 화소 전극(192)은 드레인 전극 노출 영역에서 노출된 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있다. 이 때, 도 21D에 도시하고 있는 바와 같이 브리지 영역 및 패드 영역에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 브리지(198) 및 패드(199)도 함께 형성한다. 브리지(bridge; 198)는 게이트선과 동일한 층에 형성되어 있는 배선의 일부분(128)과 데이터선과 동일한 층에 형성되어 있는 배선의 일부분(178)을 서로 연결한다. 또한, 패드(pad; 199)는 게이트선(121)의 외측에 존재하는 확장부(129)와 연결되어 있는 패드(199)와 데이터선(171)의 외측에 존재하는 확장부(179)와 연결되어 있는 패드(199) 및 공통 전극(191)에 공통 전압을 인가하는 패드(199)를 포함할 수 있다.
그 후, 도 22A 내지 도 22D에서 도시하고 있는 바와 같이, 액정 주입구(335)를 형성한다. 액정 주입구(335)를 형성하기 위하여 포토 레지스트(PR)를 도포한 후 마스크를 사용하여 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 그 후, 포토 레지스트(PR)를 마스크로 하여 하부를 식각하여 액정 주입구(335)를 형성한다. 이때, 식각되는 층은 제2 상부 절연층(313), 제1 상부 절연층(311) 및 희생층(300)이 식각되며, 그 아래의 층(공통 전극(191) 등)은 식각하지 않는다.
액정 주입구(335)를 형성함에 의하여 희생층(300)이 외부로 노출되며, 본 실시예에서는 희생층(300)도 포토 레지스트(PR)로 형성되어 있고, 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 식각하기 위한 포토 레지스트(PR)도 상부에 남아 있으므로, 이들을 함께 습식 식각할 수 있다. 즉, 포토 레지스트 패턴을 제거하는 식각액(예를 들면, 포토 레지스트 스트리퍼(stripper))에 담구어 희생층(300)과 함께 제2 상부 절연층(313)위에 남아있는 포토 레지스트(PR) 패턴을 습식 식각할 수 있다. 이와 같은 공정에 의하면 제2 상부 절연층(313)위에 형성된 포토 레지스트(PR)를 제거하는 공정과 희생층(300)을 제거하는 공정을 함께 수행할 수 있어 제조 공정이 짧아지는 장점을 가진다.
하지만, 실시예에 따라서는 희생층(300)을 포토 레지스트(PR)가 아닌 물질로 형성하는 경우에는 별도로 두 공정을 진행할 수도 있다. 또한, 희생층(300)은 습식 식각이 아닌 건식 식각으로도 진행될 수도 있다.
이와 같이 희생층(300)이 제거되면, 도 22A 내지 도 22D에서와 같이 희생층(300)의 위치에는 미세 공간층(305)이 형성된다.
그 후, 형성된 미세 공간층(305)에 액정 물질을 주입하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정층을 형성한다.
액정 물질을 주입하기 전에 액정 분자를 배향시키는 배향막을 먼저 미세 공간층(305)에 형성하고, 그 후, 액정 물질을 주입할 수 있으며, 배향막 및 액정 물질의 주입시에는 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간층(305)에 주입되도록 할 수 있다. 액정 물질이 주입된 이후에는 액정 주입구(335)는 액정 물질이 빠져나가는 것을 막기 위하여 이를 막는 추가 공정이 수행될 수 있다.
그 후, 절연 기판(110)의 하부 및 제2 상부 절연층(313)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)을 부착하는 공정이 더 추가될 수 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
이상의 실시예에서는 액정 주입구(335)와 접촉구(186)는 서로 다른 마스크를 사용하여 형성하고 있어 도 6 내지 도 19의 실시예와는 차이가 있다. 하지만, 도 6 내지 도 19의 실시예와 같이 공통 전극(191)을 형성할 때 별도의 마스크를 사용하지 않고, 형성된 희생층(300)을 마스크로 하여 식각하여 사용되는 마스크의 개수를 줄이고 있다.
뿐만 아니라, 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 형성할 때 사용되고 남아 있는 포토 레지스트(PR)와 희생층(300)을 함께 습식 식각하여 공정 시간을 단축시켰다.
한편, 이하에서는 도 23 내지 도 25의 실시예에 대하여 살펴본다.
도 23 내지 도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 순서대로 배열한 도면이다.
도 23 내지 도 25의 실시예도 표시 장치가 완성되면 도 1의 평면도와 일치하고, 도 23 이전의 공정은 도 6 내지 도 17과 동일하다.
즉, 절연 기판(110)위에 게이트선(121)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(140)을 덮은 후, 게이트 절연막(140)위에 반도체(154)를 형성하고, 그 후 데이터 도전체(171, 173, 175)를 형성한다. 그 후, 제1 보호막(180)으로 덮고, 그 위에 컬러 필터(230)를 형성하고, 그 위에 차광 부재(220)를 형성한다. 그 후, 제2 보호막(185)으로 덮고 그 위에 공통 전극용 도전 물질(190) 및 희생층용 포토 레지스트(PR)를 적층하고, 희생층용 포토 레지스트(PR)를 마스크를 사용하여 패터닝한다. 그 후, 희생층(300)을 마스크로 하여 공통 전극용 도전 물질(190)을 식각하여 공통 전극(191)을 형성한다. 그 후, 제1 상부 절연층(311)을 전체적으로 덮고, 그 위에 개구부(312’)를 가지는 루프층(312)을 형성한다. 그 후, 제2 상부 절연층(313)을 전체적으로 덮는다.
이상의 내용은 도 6 내지 도 17의 내용을 요약한 내용이다.
그 후, 도 23A 내지 도 23D에서 도시하고 있는 바와 같이, 드레인 전극(175)의 일부를 노출시키는 접촉구(186)를 형성한다. 도 6 내지 도 19의 실시예와 달리 액정 주입구(335)는 함께 형성하지 않는다.
그 후, 도 24A 내지 도 24D에서 도시하고 있는 바와 같이 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질(192’)을 전체 영역에 적층한 후, 액정 주입구(335)가 형성될 영역(액정 주입구 형성 영역)에만 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질(192’)을 식각(1차 식각)한다. (도 24A의 S 영역 참고) 즉, 액정 주입구(335)가 형성될 영역(액정 주입구 형성 영역)을 제외하고 전체 영역에 투명한 도전 물질(192’)가 형성되도록 한다.
그 후, 도 25A 내지 도 25D에서 도시하고 있는 바와 같이 1차 식각에 의하여 노출된 희생층(300; 도 24A의 S 영역 참고)을 제거하여 액정 주입구(335)를 완성한다. 그 결과 액정 주입구(335)를 형성함에 의하여 희생층(300)이 외부로 노출된다. 그 후, 투명한 도전 물질(192’)를 추가 식각(2차 식각)하여 화소 전극(192)을 완성한다. 그 후, 액정 주입구(335)에 의하여 노출된 희생층(300)을 제거한다. 여기서, 실시예에 따라서는 2차 식각 전에 액정 주입구(335)에 의하여 노출된 희생층(300)을 제거할 수도 있다.
본 실시예에서는 희생층(300)도 포토 레지스트(PR)로 형성되어 있고, 액정 주입구(335) 및 접촉구(186)를 식각하기 위한 포토 레지스트(PR)도 상부에 남아 있으므로, 이들을 함께 습식 식각할 수 있다. 즉, 포토 레지스트 패턴을 제거하는 식각액(예를 들면, 포토 레지스트 스트리퍼(stripper))에 담구어 희생층(300)과 함께 제2 상부 절연층(313)위에 남아있는 포토 레지스트(PR) 패턴을 습식 식각할 수 있다. 이와 같은 공정에 의하면 제2 상부 절연층(313)위에 형성된 포토 레지스트(PR)를 제거하는 공정과 희생층(300)을 제거하는 공정을 함께 수행할 수 있어 제조 공정이 짧아지는 장점을 가진다.
도 24A 내지 도 24D와 도 25A 내지 도 25D에서는 아래와 같은 방식으로 식각 공정이 진행될 수 있다.
먼저, ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질(192’)을 기판 전체에 대하여 도포하고, 그 위에 포토 레지스트(PR)를 형성한다. 그 후 액정 주입구 형성 영역(도 24A의 S)에는 포토 레지스트(PR)가 없거나 얇게 형성하고, 나머지 영역은 두껍게 형성한다. 이 때, 포토 레지스트(PR)의 두께를 조절하기 위하여 슬릿 마스크나 반투과 마스크를 사용할 수 있다.
그 후, 식각 공정을 진행하여 도 24A 내지 도 24D에서 도시하고 있는 바와 같이 S 영역에 위치한 투명한 도전 물질(192’), 제1 상부 절연층(311), 제2 상부 절연층(313)을 제거한다.
그 후, 에치백(etch back) 공정을 통하여 액정 주입구 형성 영역 상의 희생층(300)을 제거하여 액정 주입구(335)를 완성한다. 이와 함께 액정 주입구 형성 영역(도 24A의 S)을 형성하기 위하여 형성하고 식각 공정 후 남아 있는 포토 레지스트(PR)를 제거할 수 있다.
그 후, 포토 레지스트(PR)를 다시 도포하고, 패턴을 완성하고 투명한 도전 물질(192’)을 추가 식각하여 화소 전극(192), 브리지(198) 및 패드(199)를 완성한다.
그 후, 남아 있는 포토 레지스트(PR)와 미세 공간층(305) 내의 희생층(305; 포토 레지스트로 형성됨)을 포토 레지스트 스트리퍼(stripper)에 담구어 희생층(300)과 함께 남아있는 포토 레지스트(PR) 패턴을 습식 식각할 수 있다.
이렇게 완성된 표시 장치에서 화소 전극(192)은 화소 전극 형성 영역의 개구부(312’), 드레인 전극 노출 영역의 개구부(312’) 및 이들을 연결하는 연결하는 연결 개구부(312’)의 위이며, 제2 상부 절연층(313)의 위에 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(192)은 드레인 전극 노출 영역에서 노출된 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있다.
그 후, 형성된 미세 공간층(305)에 액정 물질을 주입하여 액정 분자(310)를 포함하는 액정층을 형성한다.
액정 물질을 주입하기 전에 액정 분자를 배향시키는 배향막을 먼저 미세 공간층(305)에 형성하고, 그 후, 액정 물질을 주입할 수 있으며, 배향막 및 액정 물질의 주입시에는 모관력(capillary force)을 이용하여 미세 공간층(305)에 주입되도록 할 수 있다. 액정 물질이 주입된 이후에는 액정 주입구(335)는 액정 물질이 빠져나가는 것을 막기 위하여 이를 막는 추가 공정이 수행될 수 있다.
그 후, 절연 기판(110)의 하부 및 제2 상부 절연층(313)의 상부에는 편광판(도시하지 않음)을 부착하는 공정이 더 추가될 수 있다. 편광판은 편광을 생성하는 편광 소자와 내구성을 확보하기 위한 TAC(Tri-acetyl-cellulose)층을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 상부 편광판과 하부 편광판은 투과축의 방향이 수직 또는 평행할 수 있다.
이상의 실시예에서는 액정 주입구(335)와 접촉구(186)는 서로 다른 마스크를 사용하여 형성하고 있어 도 6 내지 도 19의 실시예와는 차이가 있다. 하지만, 도 6 내지 도 19의 실시예와 같이 공통 전극(191)을 형성할 때 별도의 마스크를 사용하지 않고, 형성된 희생층(300)을 마스크로 하여 식각하여 사용되는 마스크의 개수를 줄이고 있다.
뿐만 아니라, 화소 전극(192)을 형성할 때 사용되고 남아 있는 포토 레지스트(PR)와 희생층(300)을 함께 습식 식각하여 공정 시간을 단축시켰다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
154: 반도체 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 제1 보호막 185: 제2 보호막
186: 접촉구 191: 공통 전극
192: 화소 전극 198: 브리지
199: 패드 220: 차광 부재
230: 컬러 필터 300: 희생층
301: 희생층 개구부 305: 미세 공간부
310: 액정 분자 311: 제1 상부 절연층
312: 루프층 312’: 루프층 개구부
313: 제2 상부 절연층 335: 액정 주입구

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 형성되어 있으며, 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막;
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 공통 전압을 인가받는 공통 전극;
    상기 공통 전극 위의 미세 공간층에 위치하는 액정층;
    상기 액정층을 덮는 루프층; 및
    상기 루프층 위에 위치하는 화소 전극
    을 포함하며,
    상기 루프층에는 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 드레인 전극 노출 영역 및 상기 화소 전극이 형성될 화소 전극 형성 영역은 개구부로 형성되어 있고,
    상기 루프층에는 상기 드레인 전극 노출 영역의 개구부와 상기 화소 전극 형성 영역의 개구부를 연결하는 연결 개구부가 형성되어 있는 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 상기 화소 전극 형성 영역의 개구부, 상기 드레인 전극 노출 영역의 개구부 및 이들을 연결하는 상기 연결 개구부의 위의 영역에 위치하는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 공통 전극의 적어도 하나의 변은 대응하는 상기 미세 공간층에 변과 서로 일치하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 공통 전극의 연장 방향으로 연장되어 있는 변은 상기 미세 공간층의 대응하는 변과 일치하는 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 공통 전극은 상기 드레인 전극 노출 영역의 위에는 형성되지 않는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 보호막과 상기 공통 전극의 사이에 형성되어 있는 컬러 필터 및 차광 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  9. 기판 위에 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막 위에 도전 물질을 적층하고, 그 위에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층을 마스크로 상기 도전 물질을 식각하여 공통 전극을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 루프층을 형성하는 단계;
    상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계; 및
    상기 루프층 위에 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 희생층을 형성하는 단계 및 상기 공통 전극을 형성하는 단계는 함께 진행하는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 루프층을 형성한 후 액정 주입구와 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 함께 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에서,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 미세 공간층이 형성된 후에 진행하며,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 접촉구를 통하여 상기 노출된 드레인 전극과 상기 화소 전극을 연결하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 사용되고 남은 포토 레지스트는 상기 희생층을 제거하여 미세 공간층을 형성하는 단계에서 상기 희생층과 함께 습식 식각으로 제거하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 화소 전극이 형성된 후, 상기 액정 주입구를 통하여 상기 미세 공간층에 액정 물질을 주입하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제9항에서,
    상기 루프층을 형성한 후 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 접촉구를 통하여 상기 노출된 드레인 전극과 상기 화소 전극을 연결하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 화소 전극을 형성한 후 액정 주입구를 형성하는 단계; 및
    상기 액정 주입구를 형성한 후, 상기 액정 주입구를 통하여 상기 미세 공간층에 액정 물질을 주입하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 루프층을 형성한 후 상기 드레인 전극을 노출시키는 접촉구를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 화소 전극을 형성하는 단계는 투명한 도전 물질을 적층하고 1차 식각하는 단계 및 1차 식각된 투명한 도전 물질을 2차 식각하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 1차 식각은 상기 액정 주입구가 형성되는 액정 주입구 형성 영역위의 상기 투명한 도전 물질만을 식각하며,
    상기 2차 식각에 의하여 상기 화소 전극이 완성하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 1차 식각에 의하여 노출된 희생층을 제거하여 액정 주입구를 형성하는 단계; 및
    상기 액정 주입구에 의하여 노출된 희생층을 제거하여 상기 미세 공간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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