박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법{THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 컬러 필터층을 삭제하고 전도성을 가지면서 컬러를 구현할 수 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

화상을 표시하는 표시 장치(Display)는 음극선관, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel Device; PDP), 전기 발광 표시 장치(Electro Luminescence Display Device; ELD), 유기 발광 전계 표시 장치 등과 같이 종류가 다양하다.

통상, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정 표시 패널에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들 각각이 비디오 신호에 따라 광투과율을 조절하게 함으로써 화상을 표시하게 된다.

액정 표시 패널은 액정을 사이에 두고 합착제에 의해 합착되는 박막 트랜지스터 기판 및 칼러 필터 기판을 구비하며, 두 기판에 각각 전극을 설치하고 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 다음, 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 트위스트 네마틱(Twisted-Nemaitc; TN) 방식으로 형성할 수 있으며, 하나의 기판 상에 두 개의 전극을 형성하고 두 전극 사이에서 발생하는 수평 전계로 액정의 방향자를 조절하는 IPS(In-Plane Swiching) 모드, 두 개의 전극을 투명 전도체로 형성하면서 두 개의 전극 사이의 간격을 좁게 형성하여 두 전극 사이에 형성되는 프린지 필드에 의해 액정 분자를 동작시키는 FFS(Fringe Field Swiching) 모드 방식 등의 방식을 이용한다.

이 중, 프린지 전계 방식의 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 화소 전극과, 하부 기판 상에 소스 전극 및 드레인 전극과 화소 전극을 덮도록 형성된 보호막과, 보호막 상에 형성되어 화소 전극과 프린지 전계를 이루는 공통 전극을 포함하여 형성된다.

그리고 박막 트랜지스터 기판과 액정층을 사이에 두고 합착되는 컬러 필터 기판은 상부 기판 상에 컬러 필터층을 포함하여 형성된다. 여기서, 컬러 필터층은 박막 트랜지스터 기판에 형성될 수도 있다.

한편, 최근에는 제조 비용 및 제조 공정을 줄이기 위해 종래의 액정 표시 장치에서 컬러 필터층을 삭제하는 방안이 모색되고 있다.

본 발명의 목적은 컬러 필터층을 삭제하고 전도성을 가지면서 컬러를 구현할 수 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 화소부를 포함하는 기판 위에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상의 전면에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 전극과 적어도 일부 중첩하도록 형성되는 액티브층; 상기 게이트 절연막 상에, 서로 이격하여 상기 액티브층 상의 양측에 각각 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극; 상기 드레인 전극과 접속된 화소 전극; 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 화소 전극을 덮도록 상기 기판 상의 전면에 형성된 보호막; 및 상기 보호막을 사이에 두고 상기 화소 전극과 프린지 필드를 이루는 공통 전극을 포함하며, 상기 화소 전극은 전도성 나노 와이어에 발색 물질을 도핑시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 발색 물질은 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료 중 어느 하나일 수 있다.

상기 적색 염료는 Ru ^{2 +} 계 Rare earth 이온 또는 Fe ^{2 +} 계 전이금속 이온을 포함하는 산화물이며, 상기 녹색 염료는 Cr ^{3 +} 계 전이금속 이온을 포함하는 산화물이고, 상기 청색 염료는 Co ^{2 +} 계 전이금속이온을 포함하는 산화물일 수 있다.

상기 발색 물질은 크기에 따라 적색 컬러, 녹색 컬러 및 청색 컬러를 발생시키는 금속 나노 입자일 수 있다.

상기 금속 나노 입자는 금 나노계 입자를 포함할 수 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 상기 화소 전극 상에 형성되는 오버코트층을 더 포함할 수 있다.

상기 발색 물질은 결합제에 의해 상기 전도성 나노 와이어에 도핑될 수 있다.

또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 화소부를 포함하는 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 전극과 적어도 일부 중첩하도록 액티브층을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에, 서로 이격하여 상기 액티브층 상의 양측에 각각 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 화소 전극을 덮도록 상기 기판 상의 전면에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막을 사이에 두고 상기 화소 전극과 프린지 필드를 이루는 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소 전극은 전도성 나노 와이어에 발색 물질을 도핑시켜 형성된 용액을 상기 화소부의 게이트 절연막 상에 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 상기 화소 전극 상에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 발색 물질은 결합제에 의해 상기 전도성 나노 와이어에 도핑될 수 있다.

상기 화소부는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소 중 어느 하나에 포함되며, 상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 인쇄 방법에 의해 상기 적색 화소의 패턴, 상기 녹색 서브 화소의 패턴 및 상기 청색 서브 화소의 패턴별로 상기 화소 전극이 형성될 수 있다.

상기 화소부는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소 중 어느 하나에 포함되며, 상기 화소 전극을 형성하는 단계에서 증착 및 에칭 방법에 의해 상기 적색 화소의 패턴, 상기 녹색 서브 화소의 패턴 및 상기 청색 서브 화소의 패턴별로 상기 화소 전극이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 전도성 나노 와이어에 발색 물질을 도핑하여 형성되는 화소 전극을 구비함으로써, 기존에 화소 전극의 전극 역할과 컬러 필터층의 컬러 구현 역할을 하나의 층에서 이루어지게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 별도의 컬러 필터층을 삭제하게 함으로써 제조 비용 및 제조 공정을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판의 하부에 설치되어 광을 기판 방향으로 광을 제공하는 백 라이트 유닛과 가깝게 위치하여 발광을 하는 화소 전극을 통해 명암비 및 색순도 유지율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 화소 전극을 전도성 나노 와이어를 이용하여 형성되게 함으로써, 기존에 화소 전극을 형성하는데 사용된 고가의 ITO를 대체하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 화소 전극의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2b는 도 1에 도시된 화소 전극의 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 화소 전극이 청색을 구현하는 경우 발색 물질 및 결합제의 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판 중 도 2a의 화소 전극의 구조와 대응되는 부분을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 단면도이다.

도 1에서는 화소 전극(118) 및 공통 전극(108) 사이에 형성되는 프린지 필드가 슬릿(108S)을 관통하여 화소부(PA) 및 화소 전극(118) 상에 위치하는 액정 분자(미도시)를 구동시킴으로써 화상을 구현하는 프린지 필드형 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터가 예로 도시되었다.

한편, 도 1에는 설명의 편의를 위해 데이터 패드부(DPA)와 게이트 패드부(GPA) 및 화소부(PA)의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 서브 화소를 나타내었으며, 실질적인 액정 표시 장치에서는 예를 들어 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함하는 화소가 다수개로 배열되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은 기판(110) 상에 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(117) 각각과 접속된 박막 트랜지스터와, 그 교차 구조로 마련된 화소부에 형성된 화소 전극(118)과, 화소 전극(118) 상에 형성된 보호막(115b)과, 화소 전극(118)과 프린지 필드를 형성하는 공통 전극(108)을 포함한다.

상기 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(117)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(121), 게이트 절연막(115a), 소스 전극(122), 드레인 전극(123), 액티브층(124) 및 오믹 접촉층(125n)을 구비한다.

상기 게이트 전극(121)은 게이트 라인으로부터의 스캔 신호가 공급되도록 게이트 라인과 접속된다. 상기 게이트 절연막(115a)은 게이트 전극(121)을 덮도록 기판(110) 상의 전면에 형성된다. 상기 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123)은 게이트 절연막(115a) 상에서 서로 이격되어 액티브층(124) 상의 양측에 각각 형성된다. 소스 전극(122)은 데이터 라인(117)으로부터의 화소 신호가 공급되도록 데이터 라인(117)과 접속된다. 상기 드레인 전극(123)은 액티브층(124)의 채널부를 사이에 두고 소스 전극(122)과 마주하도록 형성되어 데이터 라인(117)으로부터의 화소 신호를 화소 전극(118)에 공급한다. 상기 액티브층(124)은 게이트 절연막(115a)을 사이에 두고 게이트 전극(121)과 중첩되어 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123) 사이의 채널부를 형성한다. 상기 오믹 접촉층(125n)은 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123) 각각과 액티브층(124) 사이, 즉 채널부를 제외한 액티브층(124) 위에 형성된다. 상기 오믹 접촉층(125n)은 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123) 각각과 액티브층(124) 사이의 전기 접촉 저항을 감소시키는 역할을 한다.

상기 화소 전극(118)은 화소부(PA) 중 게이트 절연막(115a) 상에 드레인 전극(123)과 접속되게 형성된다. 상기 화소 전극(118)은 판형일 수 있으며, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(123)을 통해 데이터 라인(117)으로부터의 화소 신호를 공급받는다. 이러한 화소 전극(118)은 전도성을 가지면서 동시에 컬러를 구현할 수 있도록 형성되어, 기존에 박막 트랜지스터 기판에 형성된 별도의 컬러 필터층 또는 액정층을 사이에 두고 박막 트랜지스터와 합착되는 컬러 필터 기판에 형성된 별도의 컬러 필터층의 삭제를 가능하게 한다. 그리고, 상기 화소 전극(118)은 기판(110)의 하부에 설치되어 광을 기판(110) 방향으로 광을 제공하는 백 라이트 유닛(미도시)과 가깝게 위치하여 발광을 하여, 액정 표시 장치의 명암비 및 색순도 유지율을 증가하게 할 수 있다. 여기서, 상기 화소 전극(118)은 화소부(PA)가 적색 서브 화소에 포함되는 경우 적색을 구현할 수 있도록 형성되고, 화소부(PA)가 녹색 서브 화소에 포함되는 경우 녹색을 구현할 수 있도록 형성되며, 화소부(PA)가 청색 서브 화소에 포함되는 경우 청색을 구현할 수 있도록 형성된다. 이러한 화소 전극(118)에 대해서는 아래에서 자세히 설명하기로 한다.

상기 보호막(115b)은 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123)과 화소 전극(118)을 덮도록 기판(110) 상의 전면에 형성된다. 상기 보호막(115b)은 절연 물질로 형성되어, 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123)과 화소 전극(118)을 다른 구성으로부터 절연시키는 역할을 한다.

상기 공통 전극(108)은 화소부(PA) 중 보호막(115b) 상에 공통 라인(미도시)과 접속되도록 형성되어 공통 라인을 통해 공통 전압을 공급받는다. 상기 공통 전극(108)은 다수개의 슬릿(108_S)을 가지도록 형성될 수 있으며, 보호막(115b)을 사이에 두고 화소 전극(118)과 중첩되어 프린지 필드를 형성한다. 이 프린지 필드에 의해 박막 트랜지스터 기판(100)과 컬러 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소부(PA)를 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상이 구현된다. 상기 공통 전극(108)은 투명 도전 재질로 형성되며, 투명 도전 재질로는 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 Zind Oxide : ITZO) 등이 이용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 박막 트랜지스터 기판(100)의 가장 자리에는 게이트 라인과 데이터 라인(117) 각각과 전기적으로 접속하는 게이트 패드 전극(126p)과 데이터 패드 전극(127p)이 형성되며, 외부의 구동 회로부(미도시)로부터 인가받은 스캔 신호와 화소 신호 각각이 게이트 라인과 데이터 라인(117) 각각에 전달된다. 즉, 게이트 라인과 데이터 라인(117)은 구동 회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트 패드 라인(116p)과 데이터 패드 라인(117p)에 연결되며, 게이트 패드 라인(116p)과 데이터 패드 라인(117p)은 게이트 패드 라인(116p)과 데이터 패드 라인(117p)에 각각 전기적으로 접속된 게이트 패드 전극(126p)과 데이터 패드 전극(127p)을 통해 구동 회로부로부터 각각 스캔 신호와 화소 신호를 인가받게 된다. 여기서, 데이터 라인(117)의 하부에는 제 1 비정질 실리콘 박막 패턴(124')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125'')이 형성될 수 있으며, 데이터 패드 라인(117p)의 하부에는 제 2 비정질 실리콘 박막 패턴(124'')과 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125''')이 형성될 수 있다.

다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판 중 화소 전극의 구조에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 2a는 도 1에 도시된 화소 전극의 구조를 보여주는 도면이고, 도 2b는 도 1에 도시된 화소 전극의 구조를 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 화소 전극이 청색을 구현하는 경우 발색 물질 및 결합제의 예를 보여주는 도면이다.

도 2a를 참조하면, 상기 화소 전극(118)은 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 발색 물질(118b)을 도핑하여 형성된다. 구체적으로, 도 2b를 참조하면 상기 화소 전극(118)은 결합제(10)를 이용하여 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 발색 물질(118b)인 염료(dye)가 도핑됨으로써 형성된다. 여기서, 상기 전도성 나노 와이어(118a)는 은(Ag) 또는 카본(C)으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 염료(dye)는 적색 염료, 녹색 염료 및 청색 염료 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 화소부(도 1의 PA)가 적색 서브 화소에 포함되는 경우 화소 전극(118a)의 발색 물질(118b)은 적색 염료일 수 있으며, 화소부(도 1의 PA)가 녹색 서브 화소에 포함되는 경우 화소 전극(118a)의 발색 물질(118b)은 녹색 염료일 수 있고, 화소부(도 1의 PA)가 청색 서브 화소에 포함되는 경우 화소 전극(118a)의 발색 물질(118b)은 청색 염료일 수 있다. 여기서, 상기 적색 염료는 Ru ^{2 +} 계 Rare earth 이온 또는 Fe ^{2 +} 계 전이금속 이온을 포함하는 산화물일 수 있다. 상기 녹색 염료는 Cr ^{3 +} 계 전이금속 이온을 포함하는 산화물일 수 있다. 상기 청색 염료는 Co ^{2 +} 계 전이금속이온을 포함하는 산화물일 수 있다.

도 3에서는, 화소부(도 1의 PA)가 청색 서브 화소에 포함되는 경우 화소 전극(118a)의 발색 물질(118b)이 예를 들어 3-aminopropyltrimethoxysilane(APTMS)이고, 결합제(10)가 예를 들어 Fluorescein 5(6)isothiocyanate(FITC) 또는 Rhodamine B isothiocyanate(RBITC)인 것을 보여주고 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 염료인 발색 물질(118b)을 도핑하여 형성되는 화소 전극(118)을 구비함으로써, 기존에 화소 전극의 전극 역할과 컬러 필터층의 컬러 구현 역할을 하나의 층에서 이루어지게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은 별도의 컬러 필터층을 삭제하게 함으로써 제조 비용 및 제조 공정을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은 기판(110)의 하부에 설치되어 광을 기판(110) 방향으로 광을 제공하는 백 라이트 유닛과 가깝게 위치하여 발광을 하는 화소 전극(118)을 통해 액정 표시 장치의 명암비 및 색순도 유지율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)은 화소 전극(118)을 전도성 나노 와이어를 이용하여 형성되게 함으로써, 기존에 화소 전극을 형성하는데 사용된 고가의 ITO를 대체하게 할 수 있다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판 중 도 2a의 화소 전극의 구조와 대응되는 부분을 보여주는 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 도 1의 박막 트랜지스터 기판(100)과 비교하여 화소 전극(218)의 구조만 다를 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에서는 도 4를 통해 화소 전극(218)의 구조에 대해서만 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극(218)은 도 1의 화소 전극(118)과 유사하다.

다만, 상기 화소 전극(218)은 전도성 나노 와이어(118a)에 금속 나노 입자인 발색 물질(218b)을 도핑하여 형성된다. 여기서, 금속 나노 입자는 크기에 따라 다른 컬러, 예를 들어 적색 컬러, 녹색 컬러 및 청색 컬러를 발생시킬 수 있는 입자이다. 상기 금속 나노 입자는 금 나노계 입자계 물질일 수 있으며, 예를 들어 금 나노계 입자 자체는 적색 컬러를 발생시킬 수 있고, 황화은 처리된 금 나노 입자계 물질은 녹색 컬러를 발생시킬 수 있으며, 황화은 처리된 은 기반의 금 나노 입자계 물질은 청색 컬러를 발생시킬 수 있다.

위와 같이 구성되는 화소 전극(218)은 산란 효과(scatering effect)를 이용하여 컬러를 발생시킨다. 도시하진 않았지만, 금속 나노 입자인 발색 물질(218b)도 결합제에 의해 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 도핑될 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 크기에 따라 다른 컬러를 발생시키는 금속 나노 입자인 발색 물질(218b)을 도핑하여 형성되는 화소 전극(218)을 구비함으로써, 화소 전극의 전극 역할과 컬러 필터층의 컬러 구현 역할을 하나의 층에서 이루어지게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 별도의 컬러 필터층을 삭제하게 함으로써 제조 비용 및 제조 공정을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판(110)의 하부에 설치되어 광을 기판(110) 방향으로 광을 제공하는 백 라이트 유닛과 가깝게 위치하여 발광을 하는 화소 전극(218)을 통해 액정 표시 장치의 명암비 및 색순도 유지율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 화소 전극(218)을 전도성 나노 와이어를 이용하여 형성되게 함으로써, 기존에 화소 전극을 형성하는데 사용된 고가의 ITO를 대체하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 화소 전극(218)을 금속 나노 입자인 발색 물질(218b)을 이용하여 형성되게 함으로써, 화소 전극(218)이 컬러 구현 역할을 하면서 향상된 전기적 특성을 가질 수 있도록 하고 고온 공정에서의 대응이 가능하게 할 수 있다.

다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)은 도 1의 박막 트랜지스터 기판(100)과 비교하여 오버코트층(319)이 더 형성된 점만 다를 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)에서는 오버코트층(319)에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)의 오버코트층(319)은 화소 전극(118) 상에 형성되며, 투명 전도성 물질로 형성된다. 이러한 오버코트층(319)은 화소 전극(118)의 경도를 보강하여 화소 전극(118)이 박막 트랜지스터 기판(300)의 제조 공정 중 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기와 같이 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)은 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(도 1의 118a)에 염료인 발색 물질(도 1의 118b)을 도핑하여 형성되는 화소 전극(118)을 통해 기존에 화소 전극의 전극 역할과 컬러 필터층의 컬러 구현 역할을 하나의 층에서 이루어지게 할 수 있으며, 화소 전극(118) 상에 형성되는 오버코트층(319)을 통해 화소 전극(118)의 경도를 보강하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(300)은 별도의 컬러 필터층을 삭제하게 함으로써 제조 비용 및 제조 공정을 줄일 수 있으며, 화소 전극(118)의 손상을 방지하게 할 수 있다.

한편, 도 5에서는 오버코트층(319)이 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 전극(118) 상에 형성되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극(218) 상에도 형성될 수 있다.

다음은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대해 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 6a를 참조하면, 먼저 화소부(PA)를 포함하는 기판(110) 위에 게이트 전극(121)이 형성된다. 이때, 기판(110)의 게이트 패드부(GPA)에는 게이트 패드 라인(116p)이 함께 형성된다. 도시하진 않았지만, 상기 게이트 전극(121)의 형성시 게이트 전극(121)과 연결되는 게이트 라인도 함께 형성된다.

상기 게이트 전극(121)과, 게이트 패드 라인(116p)과, 게이트 라인은 제 1 도전막을 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성된다. 여기서, 상기 제 1 도전막은 알루미늄(aluminum), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten: W), 구리(copper: Cu), 몰리브덴(molybdenum: Mo) 및몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전 물질일 수 있다. 상기 제 1 도전막은 저저항 도전 물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성될 수 있다.

다음으로, 도 6b를 참조하면 게이트 전극(121)을 덮도록 기판(110) 상의 전면에 게이트 절연막(115a)이 형성되고, 게이트 절연막(115a) 상에 게이트 전극(121)과 적어도 일부 중첩하도록 액티브층(124)이 형성되며, 게이트 절연막(115a) 상에 서로 이격하여 액티브층(124) 상의 양측에 각각 소스 전극(122)과 드레인 전극(123)이 형성된다.

구체적으로, 기판(110)에 게이트 절연막(115a)을 형성할 때 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막이 형성된다. 이 후 포토레지스트 공정을 통해 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택되적으로 제거함으로써 기판(110)의 화소부(PA)에 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브층(124)이 형성되며, 제 2 도전막으로 이루어진 소스 전극(122)과 드레인 전극(123)이 형성된다. 이때, 액티브층(124)의 상부에는 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 액티브층(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125')이 형성된다. 또한, 데이터 라인(117) 및 데이터 패드 라인(117p)의 하부에는 각각 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 데이터 라인(117) 및 데이터 패드 라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막 패턴(124')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125'') 및 제 2 비정질 실리콘 박막 패턴(124'')과 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125')이 각각 형성된다. 여기서, 상기 제 2 도전막은 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전 물질 일 수 있다.

다음으로 도 6c를 참조하면, 게이트 절연막(115a) 상에 드레인 전극(123)과 접속되는 화소 전극(118)이 형성된다.

구체적으로, 상기 화소 전극(118)은 결합제(10)를 이용하여 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 염료인 발색 물질(118b)이 도핑되어 만들어진 용액을 인쇄 방법에 의해 기판(110)의 화소부(PA) 중 드레인 전극(123)에 접속하도록 인쇄하여 형성된다. 여기서, 기판(110)의 화소부(PA)는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소 중 어느 하나에 포함된다. 이에 따라, 화소 전극(118)은 인쇄 방법에 의해 적색 서브 화소의 패턴, 녹색 서브 화소의 패턴 및 청색 서브 화소의 패턴별로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 발색 물질(118b)로 적색 염료가 선택된 경우의 용액은 적색 서브 화소의 패턴에 포함된 기판(110)의 화소부(PA) 중 드레인 전극(123)에 접속하도록 인쇄된다. 그리고, 상기 발색 물질(118b)로 녹색 염료가 선택된 경우의 용액은 녹색 서브 화소의 패턴에 포함된 기판(110)의 화소부(PA) 중 드레인 전극(123)에 접속하도록 인쇄된다. 그리고, 상기 발색 물질(118b)로 청색 염료가 선택된 경우의 용액은 청색 서브 화소의 패턴에 포함된 기판(110)의 화소부(PA) 중 드레인 전극(123)에 접속하도록 인쇄된다.

또한, 상기 화소 전극(118)은 결합제(10)를 이용하여 OH기를 가지는 전도성 나노 와이어(118a)에 염료인 발색 물질(118b)이 도핑되어 만들어진 용액을 증착 방법을 통해 기판(110) 상에 전면 증착하고 경화한 후 경화된 물질을 에칭 방법을 통해 일부 에칭하여 기판(110)의 화소부(PA) 중 드레인 전극(123)에 접속하도록 형성된다. 예를 들어, 상기 발색 물질(118b)로 적색 염료가 선택된 경우의 용액이 기판(110)의 전면에 증착되고 경화된 후 경화된 물질이 일부 에칭되어 적색 서브 화소의 패턴에 포함된 기판(110)의 화소부(PA)에 남게된다. 이 후, 상기 발색 물질(118b)로 녹색 염료가 선택된 경우의 용액이 기판(110)의 전면에 증착되고 경화된 후 경화된 물질이 일부 에칭되어 녹색 서브 화소의 패턴에 포함된 기판(110)의 화소부(PA)에 남게된다. 그리고 나서, 상기 발색 물질(118b)로 청색 염료가 선택된 경우의 용액이 기판(110)의 전면에 증착되고 경화된 후 경화된 물질이 일부 에칭되어 청색 서브 화소의 패턴에 포함된 기판(110)의 화소부(PA)에 남게된다.

한편, 설명하지 않았지만 도 4의 화소 전극(218)도 화소 전극(118)과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 그리고, 도 5의 오버코트층(319)은 화소 전극(118)의 형성 후 증착 방법을 통해 형성될 수 있다.

다음으로, 도 6d를 참조화면, 소스 전극(122) 및 드레인 전극(123)과 화소 전극(118)을 덮도록 기판(110) 상의 전면에 보호막(115b)이 형성된다. 그리고, 상기 보호막(115b)이 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 제거됨으로써 기판(110)의 데이터 패드부(DPA) 및 게이트 패드부(GPA) 각각에 데이터 패드 라인(117p) 및 게이트 패드 라인(116p)의 일부를 노출시키는 제 1 컨택홀(140a) 및 제 2 컨택홀(140b)이 형성된다.

다음으로, 도 6e를 참조하면, 보호막(115b)을 사이에 두고 화소 전극(118)과 프린지 필드를 이루는 공통 전극(108)이 형성된다.

구체적으로, 제 1 컨택홀(140a)과 제 2 컨택홀(140b)이 형성된 보호막(115b)의 전면에 투명한 도전 물질로 이루어진 제 3 도전막이 형성된 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 선택적으로 패터닝됨으로서 화소부(PA) 내에 다수개의 슬릿(108S)을 가진 공통 전극(108)이 형성된다. 여기서, 상기 제 3 도전막은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드와 같은 투과율이 우수한 투한 도전 물질일 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 전극 역할과 컬러 구현 역할을 동시에 하는 화소 전극을 나노 와이어에 발색 물질을 도핑한 용액으로 형성함으로써, 제조 공정을 단순화할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

100, 300: 박막 트랜지스터 기판 108: 공통 전극
110: 기판 115a: 게이트 절연막
115b: 보호막 118, 218: 화소 전극
118a: 전도성 나노 와이어 118b: 발색 물질
122: 소스 전극 123: 드레인 전극
124: 액티브층 125n: 오믹 접촉층
319: 오버코트층