KR100621608B1 - Method of manufacturing a TFT LCD pannel - Google Patents

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Abstract

본 발명의 TFT LCD 판넬의 제작방법은, 하판은 글래스 기판 위에 TFT 구조를 형성하는 단계, 상기 TFT 구조 위에 보호막 대신 세가지 컬러층을 차례로 패턴형성하여 컬러필터를 형성하는 단계, 상기 TFT의 소오스 전극에 콘택 홀을 형성하는 단계 및 상기 소오스 전극과는 상기 콘택홀을 통해 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 구비하여 이루어지며, 상기 컬러 필터를 형성하는 단계에서 필요한 부분 다수 개소에 상기 세가지 컬러의 패턴이 겹치게 하여 블랙 부분을 형성하고 각 칼라 패턴의 두께는 두 컬러층의 합이 필요한 액정층 두께가 되도록 형성하여 상기 블랙 부분이 LCD 판넬의 블랙 메트릭스 및 판넬 조립단계에서의 스페이서의 역할을 하도록 하는 구성과, 상기 TFT 구조를 형성하는 단계에서는 아몰퍼스 실리콘층으로 액티브(active) 영역을 형성하는 과정에서 게이트 패드는 금속이 완전히 노출되고 게이트 라인 위쪽의 절연막은 잔존하도록 2 단계 톤(tone)으로 노광, 식각하는 구성을 각각 특징으로 하여 2 단계 톤을 이용한 노광, 스페이서 산포의 생략, 별도의 블랙 메트릭스 패턴 형성단계의 생략이 가능하므로 TFT LCD 판넬을 제작하는 공정을 단순화할 수 있고 셀 갭의 균일성도 향상시킬 수 있다.In the manufacturing method of the TFT LCD panel of the present invention, the lower plate is a step of forming a TFT structure on a glass substrate, forming a color filter by sequentially forming three color layers instead of a protective film on the TFT structure, the source electrode of the TFT Forming a contact hole and forming a pixel electrode connected to the source electrode through the contact hole, wherein the three color patterns are formed at a plurality of portions necessary for forming the color filter. Overlapping to form a black portion and the thickness of each color pattern is formed so that the sum of the two color layer is the thickness of the liquid crystal layer required so that the black portion serves as a spacer in the LCD panel black matrix and panel assembly step and In the forming of the TFT structure, an active region is formed of an amorphous silicon layer. In the process, the gate pad is exposed and etched in two-stage tones so that the metal is completely exposed and the insulating film on the gate line remains. Since the black matrix pattern forming step can be omitted, the manufacturing process of the TFT LCD panel can be simplified and the uniformity of the cell gap can be improved.

2 톤 노광, 블랙 매트릭스, 스페이서2 tone exposure, black matrix, spacer

Description

티에프티 엘시디 판넬 제조방법{Method of manufacturing a TFT LCD pannel}TF LCD panel manufacturing method {Method of manufacturing a TFT LCD pannel}

도1은 일반적 TFT LCD 판넬의 화소부 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion of a general TFT LCD panel.

도2는 글래스 기판에 게이트 및 게이트 라인을 형성한 상태를 나타내는 도면다.2 is a view showing a state in which a gate and a gate line are formed on a glass substrate.

도3은 도2의 상태에서 게이트 절연막, 아몰퍼스 실리콘막, 불순물이 첨가된 실리콘막, 소오스 드레인 형성용 금속막을 차례로 적층하고 소오스 드레인 전극과 드레인 전극 및 데이터 라인을 형성한 상태를 나타내는 도면이다.  3 is a view showing a state in which a gate insulating film, an amorphous silicon film, a silicon film containing an impurity, a metal film for forming a source drain, and a source drain electrode, a drain electrode, and a data line are sequentially formed in the state of FIG.

도4는 도3의 상태에서 아몰퍼스 실리콘 패턴 및 산화막 패턴을 형성한 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a view showing a state in which an amorphous silicon pattern and an oxide film pattern are formed in the state of FIG.

도5는 도4를 형성하는 과정에서 포토레시지스트를 현상한 상태에서의 게이트 패드 게이트 라인 및 TFT 부분의 단면을 나타낸 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross section of a gate pad gate line and a TFT portion in a state where a photoresist is developed in the process of forming FIG.

도6은 도4의 상태에서 RGB 세 가지 컬러층으로 각각 마스크 기법을 사용하여 컬러필터층을 형성하고 각 화소 TFT의 소오스 일부에 콘택을 형성한 상태를 나타내는 도면이다. FIG. 6 is a view showing a state in which a color filter layer is formed using a mask technique with three RGB color layers in the state of FIG. 4, and a contact is formed in a part of a source of each pixel TFT.

도7은 도6의 상태에서 각 화소부에 화소전극을 형성한 상태를 나타낸다.FIG. 7 shows a state in which pixel electrodes are formed in each pixel portion in the state of FIG.

도8은 본 발명에 따라 형성된 COA 구조 TFT LCD 판넬의 화소부 단면을 나타내는 도면이다.8 is a view showing a cross section of a pixel portion of a COA structure TFT LCD panel formed according to the present invention.

도9는 블랙 매트릭스가 형성된 LCD 판넬의 하판을 나타낸 것으로, 컬러 레진으로 블랙 매트릭스를 형성하는 과정에서 전체 판넬의 주변부 비디스플레이 영역에 블랙 매트릭스 패턴이 디스플레이 영역을 둘러싸도록 형성된 상태를 보여주는 평면도이다. FIG. 9 is a bottom view of an LCD panel on which a black matrix is formed. FIG. 9 is a plan view illustrating a state in which a black matrix pattern is formed around a display area in a peripheral non-display area of an entire panel in a process of forming a black matrix from color resin.

※ 도면 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

101,114,701,714: 편광판 102,113,702,713: 글래스 기판101,114,701,714: polarizers 102,113,702,713: glass substrates

92,103: 블랙 매트릭스 59,69,104,703,704,711: 컬러필터층92,103: Black matrix 59,69,104,703,704,711: Color filter layer

105,705: ITO 35,45,106,706: 드레인105,705: ITO 35,45,106,706: Drain

37,107,707: 아몰퍼스 실리콘 34,49,108,708: 소오스37,107,707: amorphous silicon 34,49,108,708: source

22,32,109,709: 게이트 63,110,710: 화소전극22, 32, 109, 709: gates 63, 110, 710: pixel electrodes

111: 보호막 38,47,57,67,112,712: 게이트 절연막111: protective film 38,47,57,67,112,712: gate insulating film

21,31,41,51,61: 게이트 패드 23,33: 게이트 라인21,31,41,51,61: gate pad 23,33: gate line

36,46,56,66: 데이타 라인 48: 액티브 영역36, 46, 56, 66: data line 48: active region

54,64: 콘택창 93: 블랙 매트릭스 라인54,64: Contact window 93: Black matrix line

91: 액정 주입구 94: 실링부91: liquid crystal injection hole 94: sealing portion

본 발명은 TFT LCD 판넬의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 TFT상에 별도의 보호막을 형성하지 않고 컬러 필터를 형성하여 컬러 필터가 동시에 보호막의 역할을 하는 종류의 TFT LCD 판넬 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a TFT LCD panel, and more particularly, to a method for manufacturing a TFT LCD panel, in which a color filter acts as a protective film by forming a color filter without forming a separate protective film on the TFT. .

일반적인 TN형 TFT LCD는 상판과 하판 사이에 액정을 주입하고 화소별로 판면에 형성된 공통전극과 화소전극 사이에 전계를 인가하여 액정의 배열을 변화시켜 빛을 통과시키거나 차단시킴으로써 화면을 구성하는 장치이다. A general TN type TFT LCD is a device that composes a screen by injecting a liquid crystal between a top plate and a bottom plate and applying an electric field between a common electrode and a pixel electrode formed on the plate for each pixel to change the arrangement of the liquid crystals to pass or block light. .

하판에 형성되는 TFT의 일반적 형성방법을 살펴보면, 우선 글래스 기판에 알미늄이나 크롬 등으로 게이트층을 적층하고 첫번째 마스크를 이용하여 일반화된 마스크 기법 즉, 포토레지스트 도포, 패턴 마스크를 이용한 노광, 현상, 패턴 식각, 스트립핑의 연쇄 공정을 통해 게이트 및 게이트 라인을 형성한다. 그리고 그 위에 게이트 절연막, 아몰퍼스 실리콘, 불순물을 첨가한 실리콘, 소오스 드레인 전극 형성용 금속층을 적층하고 두번째 마스크를 이용하여 일반적 마스크 기법을 통해 소오스 드레인 전극을 형성한다. 이때 금속층과 불순물을 첨가한 실리콘층을 식각하여 소오스 드레인 전극의 패턴을 형성할 수 있다. 다음으로는 아몰퍼스 실리콘층으로 액티브(active) 영역을 형성하기 위해 세번째 마스크를 이용한 마스크 기법을 사용한다. 경우에 따라 이상의 공정은 게이트 및 게이트 라인 형성 후 액티브 영역을 먼저 형성한 상태에서 그 위로 금속층을 적층하고 패턴작업을 하여 소오스 드레인 전극을 형성할 수도 있다. 이상의 과정을 통해 게이트, 소오스, 드레인 전극과 게이트 절연막, 아몰퍼스 실리콘층의 채널을 구비하는 TFT부가 형성된다.Looking at the general method of forming a TFT formed on the lower plate, first, a gate layer is laminated on a glass substrate with aluminum or chromium, and then a generalized mask technique using a first mask, that is, photoresist coating and exposure using a pattern mask, development, pattern Gate and gate lines are formed through a chain process of etching and stripping. A gate insulating film, amorphous silicon, silicon with impurities, and a metal layer for forming a source drain electrode are stacked thereon, and a source drain electrode is formed through a general masking technique using a second mask. In this case, the metal layer and the silicon layer to which the impurities are added may be etched to form a pattern of the source drain electrode. Next, a mask technique using a third mask is used to form an active region with an amorphous silicon layer. In some cases, the above-described process may form a source drain electrode by laminating and patterning a metal layer thereon while forming an active region first after the formation of the gate and the gate line. Through the above process, a TFT portion including a gate, a source, a drain electrode, a gate insulating film, and a channel of an amorphous silicon layer is formed.

그리고 그 위에 절연성 보호막을 적층한 후 다시 마스크를 이용하여 소오스 부분의 콘택창과 게이트 라인 및 데이터 라인의 패드부를 드러나게 하여 TFT층을 완성한다. 보호막 위로는 TFT의 소오스와 콘택을 통해 연결되는 화소전극이 형성되고 그 위로 배향막을 형성하게 된다. 반사형 LCD의 경우 화소전극이 반사판의 역할도 할 수 있다.After laminating an insulating protective film thereon, the TFT layer is completed by exposing the contact window of the source portion and the pad portion of the gate line and the data line again using a mask. A pixel electrode connected through the source and the contact of the TFT is formed on the passivation layer, and an alignment layer is formed thereon. In the case of a reflective LCD, the pixel electrode may also serve as a reflector.

한편, 상판의 형성방법을 보면 글래스 기판에 공통전극을 형성하고 배향막을 덮게 된다. 컬러 타입 LCD의 경우 대개 상판에 컬러필터를 형성하게 된다. 컬러필터는 RGB 컬러별로 감광성을 가지는 재질에 안료를 섞어 막을 적층하고 마스크 기법을 이용하는 방법으로 형성하는데 각 화소의 컬러층 주변에는 콘트라스트를 높이고 컬러의 겹침에 의한 부정적 효과를 막기 위해 블랙메트릭스(Black Matrix)를 먼저 형성하게 된다. 블랙메트릭스는 감광성을 가지는 재질의 블랙메트릭스층을 적층한 후 마스크 기법으로 각 화소의 주변을 연결하는 패턴을 남김으로써 이루어진다. On the other hand, when the top plate is formed, the common electrode is formed on the glass substrate and the alignment layer is covered. In the case of color LCDs, color filters are usually formed on the top plate. The color filter is formed by layering films by mixing pigments with materials having photosensitivity for each RGB color and using a masking technique.In order to increase the contrast around the color layer of each pixel and prevent negative effects due to color overlap, the black matrix (Black Matrix) Will be formed first. The black matrix is formed by stacking a black matrix layer of photosensitive material and leaving a pattern connecting the periphery of each pixel by a mask technique.

따라서 컬러필터를 형성한 LCD 상판은 4회의 마스크 기법을 사용하고 형성된 컬러필터층 위로 투명한 공통전극층과 배향막을 형성하는 단계를 거쳐서 이루어진다. Therefore, the LCD top plate in which the color filter is formed is formed by using four mask techniques and forming a transparent common electrode layer and an alignment layer on the formed color filter layer.

상판과 하판의 내면은 배향을 한 후 양 판의 간격을 유지시키기 위해 스페이서를 산포하고 글래스 주변에 실링을 위한 페이스트를 형성하고 상판과 하판을 겹쳐서 속이 빈 LCD 판넬을 조립한 후 판넬 내부에 액정을 주입시킨다. 상판 혹은 상하판에는 액정과 닿지 않는 외측으로 편광판이 부착되며 글래스에 형성된 패드는 구동회로와 연결된다. 또한 필요에 따라 위상차판이나 디퓨져, 백라이트 등이 부착되어 LCD를 완성하게 된다. 이상과 같은 공정을 통해 이루어진 LCD 판넬의 화소 부 단면을 개략적으로 나타낸 것이 도1이다. The inner surface of the upper plate and the lower plate is oriented, and then, in order to maintain the gap between the two plates, the spacers are scattered, a paste for sealing is formed around the glass, and the upper and lower plates are overlapped to assemble a hollow LCD panel. Inject. The upper plate or the lower plate is attached to the outside of the liquid crystal does not touch the pad and the pad formed on the glass is connected to the driving circuit. In addition, a retarder, diffuser, backlight, and the like are attached as necessary to complete the LCD. FIG. 1 schematically shows a cross section of a pixel portion of an LCD panel made through the above process.

실제로 LCD 제작을 위해서는 이상의 과정과 방법에서 많은 부분적인 변형을 통해 제작을 용이하게 하고 품위를 높이는 공정들이 개발되고 있으며 그 개발기술들의 일반적인 목적은 화면에서 개구율을 높이고, 시야각을 크게 하며, 소비전력을 줄이고, 대화면화, 고정세화, 경량화 등을 달성하는데 집중되고 있다.In fact, for LCD manufacturing, processes that facilitate production and improve quality through many partial modifications in the above processes and methods are being developed. The general purpose of the development techniques is to increase aperture ratio, increase viewing angle, and consume power in the screen. It is focused on achieving reduction, large screen, high definition, and light weight.

또한 생산기술의 측면에서 동일한 품위의 LCD를 생산하면서도 공정 단계를 줄이고 수율을 높이는 기술의 개발이 계속적으로 필요하게 된다. In addition, in terms of production technology, while developing LCDs of the same quality, it is necessary to continuously develop technologies that reduce process steps and increase yields.

근래에 개발된 기술들 가운데 좋은 예로 COA(Color Filter on Array)구조의 LCD와 PVA (Patterned vertical Alignment) 타입 LCD가 있다. Good examples of recent developments include color filter on array (COA) LCDs and patterned vertical alignment (PVA) type LCDs.

COA 구조의 LCD는 TFT 상에 보호막 대신 감광성의 RGB 컬러 Resin으로 이루어진 막을 형성하는 방법을 사용한다. 따라서 글래스 기판에 TFT를 형성하고 그 위에 보호막 대신 컬러 필터층을 형성한 다음 콘택창을 형성하고 그 위로 화소전극을 형성하게 된다. 그리고 이에 대응하는 상판에는 글래스 기판에 투명전극을 형성하고 그 위에 컬러층을 제외한 블랙 메트릭스 패턴만을 형성하게 되므로 자연스럽게 초고개구율 구조로 형성할 수 있게 된다. 이상의 상판과 하판을 조립하여 액정의 주입하고 구동회로를 연결하며 편광판, 위상차판, 백라이트 등을 부착하여 LCD를 완성하게 된다. The LCD of the COA structure uses a method of forming a film made of photosensitive RGB color resin on the TFT instead of a protective film. Therefore, a TFT is formed on the glass substrate, a color filter layer is formed on the glass substrate, a contact window is formed thereon, and a pixel electrode is formed thereon. In addition, since a transparent electrode is formed on the glass substrate and only the black matrix pattern except the color layer is formed thereon, the upper plate may naturally have an ultra-high opening ratio structure. The upper and lower plates are assembled to inject liquid crystal, connect the driving circuit, and attach a polarizing plate, a retardation plate, a backlight, and the like to complete the LCD.

PVA 타입의 LCD의 경우 액정이 주입되어 접촉하게 되는 기판의 내면에 배향막 배향처리를 하지 않고 키랄 화합물을 사용하여 액정이 판넬면에 대략 수직하게 배열하는 VA 타입 LCD를 이용한 것으로 상층 투명전극을 일정한 형태로 구역이 나 누어진 패턴으로 형성하여 결국 액정에 영향을 주는 구획을 만들고 이를 이용하여 디스플레이 판넬의 시야각을 높이는 효과를 얻는 것이다.In the case of the PVA type LCD, a VA type LCD is used in which the liquid crystals are arranged approximately perpendicular to the panel surface without using an alignment film alignment process on the inner surface of the substrate to which the liquid crystal is injected and contacted. The furnace area is formed in a divided pattern to make a section that affects the liquid crystal and use it to increase the viewing angle of the display panel.

그런데 기존의 COA 구조를 보면 보호막 대신 컬러 필터를 구성하는 레진을 사용함으로써 공정을 줄이고 개구율을 높일 수 있으나, 컬러층들의 결합이 블랙을 형성할 수 있다는 측면과 컬러층들을 보호막 대신 사용하듯이 구조적으로 다르게도 사용할 수 있다는 점을 충분히 이용하지 못하는 점이 있었다. 따라서 COA 구조에서도 기존의 기술과 같이 여전히 상판에 ITO를 형성한 위로 블랙 메트릭스 패턴을 형성하게 되며 상하판을 조립하는 과정에서 글래스 기판 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해 일정한 직경을 갖는 스페이서를 조립전에 글래스 기판상에 산포시켜야 했다.  However, in the existing COA structure, the resin constituting the color filter instead of the protective film can be used to reduce the process and increase the aperture ratio.However, the combination of the color layers can form black and structurally as the color layers are used instead of the protective film. There was a point that I could not use enough that it could be used differently. Therefore, in the COA structure, as in the conventional technology, the upper black matrix pattern is still formed on the upper plate, and the spacer having the constant diameter is assembled before assembling the upper and lower plates to maintain the gap between the glass substrates. It had to be spread on a glass substrate.

또한, 컬러층 위로 직접 ITO를 패턴닝하게 되는 경우 ITO를 식각할 때 컬러층을 이루는 레진이 손상을 받아 일부씩 제거되는 문제가 생길 수 있고 이를 방지하기 위해 별도의 오버코트막을 컬러층 위로 형성해야 하는 경우가 있다. 오버코트막을 증착, 패턴닝하는 추가 공정에서 게이트 패드부 상의 절연막도 대개 이때 같이 식각하여야 하는데 오버코트막은 감광성 물질을 사용하는 것에 반하여 게이트 절연막은 실리콘 나이트라이드와 같은 비감광성 물질이므로 이 절연막을 제거하는 과정에서 오버코트막이 함께 손상될 수 있다는 문제점이 있다.In addition, if the ITO is patterned directly on the colored layer, the resin forming the colored layer may be damaged when the ITO is etched, which may cause partial removal, and a separate overcoat layer must be formed on the colored layer to prevent it. There is a case. In the additional process of depositing and patterning the overcoat film, the insulating film on the gate pad portion is usually etched as such. The overcoat film uses a photosensitive material, whereas the gate insulating film is a non-photosensitive material such as silicon nitride. There is a problem that the overcoat film may be damaged together.

그리고 컬러필터층 위로 별도의 오버코트막을 사용하지 않을 경우에도 TFT를 형성하는 단계에서 게이트 패드부를 노출시키기 위해서 별도의 마스크를 사용해야 하므로 이에 따른 공정상 비효율성이 있었다.In addition, even when a separate overcoat layer is not used on the color filter layer, a separate mask must be used to expose the gate pad part in the step of forming the TFT, thereby resulting in process inefficiency.

본 발명은 COA 구조의 LCD 판넬을 형성하는 과정에서 컬러층의 특성을 다양하게 이용하여 기존의 기술에서 상판에 블랙 메트릭스 패턴 형성하는 공정과 조립 전에 스페이서를 글래스 기판 전면에 산포하는 공정을 없앨 수 있도록 하며 TFT 형성단계에서 패드부 금속만을 노출시키기 위해 별도의 마스크를 사용할 필요가 없도록 하여 다수의 공정단계를 줄일 수 있는 TFT LCD 판넬 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention uses a variety of color layer characteristics in the process of forming the LCD panel of the COA structure to eliminate the process of forming a black matrix pattern on the top plate in the existing technology and the process of scattering the spacer on the front of the glass substrate before assembly It is also an object of the present invention to provide a TFT LCD panel manufacturing method that can reduce a number of process steps by eliminating the need to use a separate mask to expose only the pad metal in the TFT forming step.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 TFT LCD 판넬의 제작방법은, TFT LCD의 판넬의 제작에 있어서, 하판은 글래스 기판 위에 TFT 구조를 형성하는 단계, 상기 TFT 구조 위에 보호막 대신 세가지 컬러층을 차례로 패턴형성하여 컬러필터층을 형성하는 단계, 상기 TFT의 소오스 전극에 콘택 홀을 형성하는 단계 및 상기 소오스 전극과는 상기 콘택홀을 통해 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 구비하여 이루어지며, 상기 컬러 필터를 형성하는 단계에서 필요한 부분 다수 개소에 상기 세가지 컬러의 패턴이 겹치게 하여 블랙 부분을 형성하고 상기 블랙 부분이 LCD 판넬의 블랙 메트릭스 및 판넬 조립단계에서의 스페이서의 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing method of the TFT LCD panel of the present invention for achieving the above object, in the manufacturing of the panel of the TFT LCD, the lower plate is formed by forming a TFT structure on a glass substrate, patterning three color layers in turn instead of a protective film on the TFT structure And forming a color filter layer, forming a contact hole in the source electrode of the TFT, and forming a pixel electrode connected to the source electrode through the contact hole. The black color is formed by overlapping the three color patterns on a plurality of necessary parts in the forming step, and the black part serves as a black matrix of the LCD panel and a spacer in the panel assembly step.

본 발명에서 상기 TFT 구조를 형성하는 단계는, 기판에 게이트 전극, 게이트 라인 및 게이트 패드를 형성하는 단계, 상기 게이트 전극, 게이트 라인 및 게이트 패드 상에 게이트 절연막, 반도체층, 오믹 콘택(Ohmic contact)층 및 금속층을 연 속으로 형성하는 단계, 상기 금속층 및 오믹 콘택층을 마스크 기법을 이용하여 식각함으로써 소오스 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 반도체층 및 게이트 절연막을 마스크 기법을 이용하여 식각함으로써 TFT부분 및 데이터 라인은 보존하고 게이트 라인의 게이트 절연막 캡을 남기고 그 외로는 적어도 게이트 패드부의 게이트 절연막은 식각하여 개방하는 단계를 구비하여 이루어지는 것이 일반적이다. In the present invention, the forming of the TFT structure may include forming a gate electrode, a gate line, and a gate pad on a substrate, a gate insulating layer, a semiconductor layer, and an ohmic contact on the gate electrode, the gate line, and the gate pad. Continuously forming a layer and a metal layer, forming a source drain electrode by etching the metal layer and the ohmic contact layer using a mask technique, and etching the semiconductor layer and the gate insulating layer using a mask technique, The data line is generally preserved, the gate insulating film cap of the gate line is left, and at least the gate insulating film of the gate pad portion is etched and opened.

이때 게이트 절연막과 그 위의 반도체층을 마스크 기법으로 패턴닝하는 단계에서는 2 단계 톤으로 노광하는 방법을 사용하여 동시에 게이트 라인 캡핑과 게이트 패드부 개방을 달성하도록 하는 것은, 이후 단계에서 별도로 게이트 절연막을 개방하는 공정이 필요없거나 다른 공정에서 동시에 게이트 절연막을 개방하면서 LCD 판넬의 구조상의 손상이 발생하는 것을 예방할 수 있으므로 바람직하다.
상기 2 단계 톤으로 노광하는 방법은 중간 톤으로 노광되는 부분의 마스크 패턴이 다수의 슬릿을 이용하여 형성된 마스크를 사용하여 이루어진다.
At this time, in the step of patterning the gate insulating film and the semiconductor layer thereon using a mask technique, the gate line capping and the opening of the gate pad portion may be simultaneously achieved using a two-step exposure method. It is preferable to avoid the need for an opening process or to prevent structural damage of the LCD panel while opening the gate insulating film at the same time in another process.
The method for exposing with the two-stage tone is performed using a mask in which a mask pattern of a portion exposed in the intermediate tone is formed using a plurality of slits.

상기 컬러 필터를 형성하는 단계에서 형성된 블랙 부분은 각 TFT가 형성된 부분 및 게이트 라인과 데이터 라인 상의 복수 개소에 형성된다. 또한 상기 블랙 부분은 판넬 주변부에 실링라인과 나란히 내측으로도 형성된다.
본 발명에서 컬러필터층을 형성하는 단계 이후에 컬러필터층 위로 투명 절연재질의 오버코트(overcoat) 막을 형성하면 컬러필터층의 손상을 막을 수 있다는 점에서 바람직하며, 소오스 전극 위로 형성하는 콘택은 컬러필터층을 형성하면서 동시에 형성되도록 하는 것이 바람직하며 오버코트막의 콘택부분은 소오스 전극이 드러나도록 제거해야 하는데 이때 패드부도 패드 금속이 노출되도록 하는 것이 바람직하다.
The black portion formed in the step of forming the color filter is formed in a portion where each TFT is formed and in a plurality of places on the gate line and the data line. In addition, the black portion is also formed in the panel peripheral portion in parallel with the sealing line.
In the present invention, after forming the color filter layer, forming an overcoat layer made of a transparent insulating material on the color filter layer may be prevented from damaging the color filter layer, and the contact formed on the source electrode may form a color filter layer. At the same time, the contact portion of the overcoat layer should be removed so that the source electrode is exposed. In this case, the pad portion is preferably exposed to the pad metal.

본 발명에서 컬러필터층은 총천연색 화면을 구성할 수 있도록 Red, Green, Blue 부분으로 조합되어 이루어지는 것이 일반적이며, 화소전극은 컬러필터층을 거친 빛이 잘 투과할 수 있도록 투명한 전극을 사용하며 ITO를 사용하는 것이 대표적이다. In the present invention, the color filter layer is generally composed of a combination of red, green, and blue parts to form a full-color screen, and the pixel electrode uses a transparent electrode so that light passing through the color filter layer can be transmitted well, and ITO is used. Is representative.

이하 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하면서 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도2는 글래스 기판에 게이트(22), 게이트 라인(23) 및 게이트 패드(21)를 형성한 상태를 나타내는 도면이다. 게이트 금속으로는 알미늄, 알미늄 합금, 크롬, 몰리브덴 등을 사용하며 이들의 적층형태도 사용할 수 있다. 게이트 금속층을 쌓고 포토레지스트를 도포한 후 패턴 노광하여 형상하고 식각하는 일반적인 마스크 기법 패턴형성공정을 거쳐서 완성하게 된다.2 is a view showing a state in which a gate 22, a gate line 23, and a gate pad 21 are formed on a glass substrate. As the gate metal, aluminum, aluminum alloy, chromium, molybdenum, or the like may be used, and a stacked form thereof may also be used. The gate metal layer is stacked, the photoresist is applied, and the pattern is exposed through a general mask technique pattern forming process of forming and etching.

도3은 도2의 상태에서 주로 실리콘 나이트라이드로 된 게이트 절연막, 아몰퍼스 실리콘막, 오믹 콘택(Ohmic contact)으로 불순물이 첨가된 비정질 실리콘막, 소오스 드레인 형성용으로 크롬이나 몰리브덴 등의 금속막을 차례로 적층한 다음 마스크 기법을 사용하여 소오스(34) 드레인(35) 전극과 드레인 전극과 연결되는 데이터 라인(36)을 형성한 상태를 나타내는 도면이다. 금속막을 식각하면서 하부의 불순물이 첨가된 실리콘막도 함께 식각된다. 이로써 TFT부에는 소오스 드레인 사이의 채널이 형성된다.  FIG. 3 shows a gate insulating film mainly made of silicon nitride, an amorphous silicon film, an amorphous silicon film with an impurity added thereto by ohmic contact, and a metal film such as chromium or molybdenum for source drain formation in the state of FIG. Next, a diagram showing a state in which a source 35 drain 35 electrode and a data line 36 connected to the drain electrode are formed using a mask technique. While etching the metal film, the silicon film to which the lower impurities are added is also etched. As a result, a channel between the source and drain is formed in the TFT portion.

도4는 도3의 상태에서 아몰퍼스 실리콘 패턴 및 게이트 절연막 패턴을 형성한 상태를 나타내는 도면이다. 소오스(49) 드레인(45) 전극 및 데이터 라인(46)과 아몰퍼스 실리콘 패턴을 제외한 곳에서는 아몰퍼스 실리콘과 절연막이 제거된다. 따라서 TFT의 액티브 영역(48)은 아몰퍼스 실리콘으로 캡핑(Capping)된 상태를 형성한다. 단 이때 게이트 라인 부분은 절연을 위해 절연막(47)으로 캡핑된 상태를 유지하여야 하므로 화소 패턴 마스크 등을 이용하여 중간 톤(tone)으로 노광하여 절연막은 제거되지 않도록 한다. 결국 전체적으로 도4의 단계에서는 2단계 톤으로 노광하여 게이트 패드의 금속은 드러내고 게이트 라인은 절연막 캡핑을 유지하며 액티브는 아몰퍼스 실리콘층을 유지하는 형태가 된다. 4 is a view showing a state in which an amorphous silicon pattern and a gate insulating film pattern are formed in the state of FIG. Amorphous silicon and an insulating film are removed except for the source 49 drain 45 electrode, the data line 46 and the amorphous silicon pattern. Accordingly, the active region 48 of the TFT forms a state capped with amorphous silicon. However, at this time, the gate line portion should be kept capped by the insulating film 47 for insulation, so that the insulating film is not removed by exposing it to an intermediate tone using a pixel pattern mask or the like. Eventually, in the step of FIG. 4, the gate pad is exposed to the second tone to expose the metal of the gate pad, the gate line maintains the insulating film capping, and the active maintains the amorphous silicon layer.

그리고 2단계 톤으로 노광하기 위해서는 마스크 패턴을 슬릿(slit) 타입으로 사용하여 회절현상을 이용하거나 마스크 자체의 패턴을 중간 톤으로 하거나 두 개의 마스크로 이중으로 노광하는 방법 등을 사용할 수 있을 것이다. 가령 슬릿 타입을 사용하는 경우의 2 단계 톤 노광은 노광을 실시할 때 마스크의 패턴이, 데이터 라인 및 TFT 부분에 해당되는 곳은 불투명한 부분이고, 게이트 라인을 캡핑하는 영역은 중간 톤의 부분, 즉, 미세한 슬릿이 다수 형성된 부분이고, 나머지 부분은 투명한 부분이 된다. In order to expose two-stage tones, a mask pattern may be used as a slit type, and a diffraction phenomenon may be used, or a pattern of the mask itself may be used as an intermediate tone, or a double exposure may be performed using two masks. For example, the two-stage tone exposure in the case of using the slit type is the pattern of the mask when the exposure is performed, the opaque portion corresponding to the data line and the TFT portion, the region capping the gate line is the portion of the middle tone, That is, the part where many fine slits are formed and the remaining part becomes a transparent part.

도5는 도4를 형성하는 과정에서 포토레지스트를 현상한 상태에서의 게이트 패드, 게이트 라인 및 TFT 부분의 단면을 나타낸 단면도이다. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross section of the gate pad, the gate line, and the TFT portion in the state where the photoresist is developed in the process of forming FIG.

포토레지스트를 패턴 마스크를 사용하여 노광을 하고 현상을 하면 도5와 같이 액티브 영역은 가장 두꺼운 t2의 두께로 포토레지스트(39)가 남고, 게이트 라인을 캡핑하는 영역은 그보다 얇은 t1 두께의 포토레지스트(39')가 남고, 나머지 영역 특히 패드 영역은 포토레지스트가 거의 제거된 상태가 된다. 이런 상태에서 비등방성 식각을 하게 되면 게이트 패드(31)부는 아몰퍼스 실리콘막(37)과 게이트 절연막(38)이 식각으로 제거되고, 게이트 라인(33)을 캡핑하는 부분은 아몰퍼스 실리콘(37)막이 식각되어 제거되며, 액티브 영역은 식각되지 않은채로 남게 된다.When the photoresist is exposed using a pattern mask and developed, as shown in FIG. 5, the photoresist 39 remains at the thickest t 2 , and the region capping the gate line has a thinner t 1 thickness as shown in FIG. 5. The resist 39 'remains, and the remaining regions, especially the pad regions, are in a state where the photoresist is almost removed. When anisotropic etching is performed in this state, the amorphous silicon film 37 and the gate insulating film 38 are removed by etching in the gate pad 31, and the amorphous silicon 37 film is etched in the portion capping the gate line 33. And removed, leaving the active area unetched.

도6은 도4의 상태에서 RGB 세 가지 컬러층으로 각각 마스크 기법을 사용하여 컬러필터층(59)을 형성하고 각 화소 TFT의 소오스 일부에 콘택창(54)을 형성한 상태를 나타내는 도면이다. 이 때는 각 컬러의 패턴을 형성하기 위해 3번의 마스크 사용이 필요하고 콘택창은 각 컬러층이 형성될 때 동시에 형성되도록 하는 것이 일반적이다. 컬러필터층(59)을 형성하는 컬러 레진(resin)은 일반 COA 구조에서와 같이 TFT 보호막의 역할을 동시에 하게 된다. FIG. 6 is a view showing a state in which the color filter layer 59 is formed using the mask technique using three RGB color layers in the state of FIG. 4, and the contact window 54 is formed in a part of the source of each pixel TFT. In this case, three masks are required to form a pattern of each color, and contact windows are generally formed at the same time as each color layer is formed. The color resin forming the color filter layer 59 serves as a TFT protective film at the same time as in the general COA structure.

그리고 소오스 전극의 콘택 형성부를 제외한 TFT부분에는 세 가지 컬러층이 겹쳐져서 블랙 부분(50)이 형성되어 있다. 이 블랙 부분은 외부광을 차단시키는 역할을 하므로 외부광의 영향으로 형성되는 TFT 소자내 누설전류(leakage current)를 억제할 수 있다. 컬러필터층을 패터닝한 후에는 투명한 유기 절연막으로써 컬러필터층을 덮을 보호막을 형성할 수 있으며 이때는 콘택부분과 게이트 패드 등을 노출시킬 별도의 마스크 공정을 필요로 하게 된다. The black portion 50 is formed by overlapping three color layers on the TFT portion except for the contact forming portion of the source electrode. Since the black part serves to block external light, leakage current in the TFT element formed by the influence of external light can be suppressed. After the color filter layer is patterned, a protective film may be formed to cover the color filter layer with a transparent organic insulating layer. In this case, a separate mask process for exposing a contact portion and a gate pad is required.

TFT부분 외에도 게이트 라인 및 데이터 라인을 따라서 부분적으로 컬러층을 겹쳐서 블랙으로 나타나는 부분을 형성할 수 있다. 여기서 블랙 부분은 각 화소를 둘러싸는 블랙 메트릭스의 역할을 하며 동시에 각 컬러층의 두께를 필요한 액정층 두께의 대략 1/2로 형성하여 두 컬러층의 두께 합이 액정층의 두께가 되도록 한다. 단, 컬러필터층의 두께는 색재현성의 문제가 있기 때문에 RGB의 두께는 같지 않을 수 있다. 결국 두 층의 컬러 레진(resin)의 두께의 합은 4~4.5um 로 형성되어 별도의 스페이서를 요하지 않게 된다. 레진은 안료(Pigment)농도 조절을 통하여 색재현성이 50% 수준으로 된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 블랙 부분은 연속적인 장벽 의 형태로 형성되지 않고 기둥 형태로 설치되므로 액정주입시에 전혀 영향이 없다.In addition to the TFT portion, a portion appearing in black may be formed by partially overlapping the color layer along the gate line and the data line. Here, the black portion serves as a black matrix surrounding each pixel, and at the same time, the thickness of each color layer is formed to be approximately 1/2 of the thickness of the required liquid crystal layer so that the sum of the thicknesses of the two color layers becomes the thickness of the liquid crystal layer. However, since the thickness of the color filter layer has a problem of color reproducibility, the thickness of RGB may not be the same. As a result, the sum of the thicknesses of the color resins of the two layers is 4 to 4.5 μm so that a separate spacer is not required. It is preferable to use a resin having a color reproducibility level of 50% through the control of pigment concentration. The black part is not formed in the form of a continuous barrier, but is installed in the form of a column, so there is no effect when the liquid crystal is injected.

도7은 도6의 상태에서 각 화소부에 화소전극(63)을 형성한 상태를 나타낸다 화소전극은 ITO(Indium Tin Oxide)등 투명전극을 스퍼터링 등의 방법으로 증착하여 화소 패턴에 따라 패턴닝하여 형성하며, 게이트 라인과 데이터 라인(66)들 사이에 형성된다. 이때 콘택창(64)도 채워져 소오스 전극과 화소전극 사이의 콘택도 완성하게 된다. 블랙 부분에는 화소전극이 형성되지 않아야 한다. 또한 이때 상기 게이트 패드부에 드러난 금속층을 이 투명전극으로 적층하여 패턴 식각시 남김으로써 금속의 부식을 방지하는 것도 바람직하다.FIG. 7 illustrates a state in which a pixel electrode 63 is formed in each pixel part in the state of FIG. 6. A pixel electrode is formed by depositing a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO) by sputtering or the like and patterning the same according to a pixel pattern. And is formed between the gate line and the data line 66. At this time, the contact window 64 is also filled to complete the contact between the source electrode and the pixel electrode. The pixel electrode should not be formed in the black portion. In this case, it is also preferable to prevent the corrosion of the metal by laminating the metal layer exposed to the gate pad part with the transparent electrode and remaining during the pattern etching.

도8은 본 발명에 따라 형성된 COA 구조 TFT LCD 판넬의 화소부 단면을 나타내는 도면이다. 상판은 내측으로 글래스 기판(702)에 ITO(703)로 공통 전극을 형성한 상태에서 별도로 블랙 메트릭스 패턴을 형성하지 않고 그대로 사용한 것이다. 8 is a view showing a cross section of a pixel portion of a COA structure TFT LCD panel formed according to the present invention. The upper plate is used as it is without forming a black matrix pattern separately in a state where a common electrode is formed on the glass substrate 702 by the ITO 703.

또한, 종래처럼 블랙 메트릭스층과 투명전극층을 형성할 수도 있는데 이는 대개 PVA 등에서 화소전극에 저저항을 실현하기 위한 것이다. In addition, a black matrix layer and a transparent electrode layer may be formed as in the related art, which is generally used to realize low resistance of the pixel electrode in a PVA or the like.

도9는 하판에 3층의 컬러 레진을 이용하여 블랙 매트릭스를 형성한 단계를 나타낸 것으로, 전체 판넬의 주변부 비디스플레이 영역에 블랙 매트릭스 패턴이 디스플레이 영역을 둘러싸도록 형성된 상태를 보여주는 평면도이다.FIG. 9 illustrates a step of forming a black matrix using three layers of color resin on a lower plate, and is a plan view showing a state in which a black matrix pattern is formed around a display area in a peripheral non-display area of an entire panel.

액정 주입구(91) 부분에는 액정주입을 위해 블랙 매트릭스를 형성하지 않았고 점선 내부의 디스플레이 영역에서는 스페이서의 역할을 하도록 각 배선 위와 TFT 같은 불투명부에 블랙 매트릭스(92)가 형성되어 있다. 글래스로 이루어지는 전체 화면의 주변부에 실링(sealing)부(94)와 나란히 블랙 매트릭스 라인(93)을 형성 함으로써 측면으로 외부광이 입사되어 화면의 질을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있다.  In the liquid crystal injection hole 91, a black matrix is not formed for liquid crystal injection, and a black matrix 92 is formed on each line and an opaque portion such as a TFT to serve as a spacer in the display area inside the dotted line. By forming the black matrix line 93 in parallel with the sealing portion 94 at the periphery of the entire screen made of glass, external light is incident on the side surface to prevent deterioration of the screen quality.

이후 일반적인 액정공정인 폴리이미드층 형성, 실링재 인쇄, 조립, 프레스, 액정주입, 마무리 실링 등을 연속적으로 진행하여 판넬을 완성하게 된다.After that, the panel is completed by continuously forming a polyimide layer, a sealing material printing, assembling, pressing, liquid crystal injection, and finishing sealing, which are common liquid crystal processes.

본 발명에서는 2단계 톤을 이용한 노광, 스페이서 산포의 생략, 별도의 블랙 메트릭스 패턴 형성단계의 생략이 가능하므로 TFT LCD 판넬을 제작하는 공정을 단수화할 수 있고 일정하게 스페어서 기둥이 컬러 레진으로 형성되어 셀 갭의 균일성도 향상시킬 수 있다. In the present invention, since the exposure using two-stage tone, eliminating spacer scattering, and eliminating a separate black matrix pattern forming step can be simplified, the process of manufacturing a TFT LCD panel can be shortened, and a spacer column is constantly formed of color resin. The uniformity of the cell gap can also be improved.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

Claims (5)

TFT LCD의 판넬의 제작에 있어서,In the production of the panel of the TFT LCD, 하판은 글래스 기판 위에 TFT 구조를 형성하는 단계;Forming a TFT structure on the glass substrate; 상기 TFT 구조 위에 보호막 대신 세가지 컬러층을 차례로 패턴형성하여 컬러필터를 형성하고 동시에 상기 TFT의 소오스 전극에 콘택 홀을 형성하는 단계; 및Forming a color filter by sequentially patterning three color layers on the TFT structure instead of a protective film, and simultaneously forming contact holes in the source electrode of the TFT; And 상기 소오스 전극과는 상기 콘택홀을 통해 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를 구비하여 이루어지며, Forming a pixel electrode connected to the source electrode through the contact hole; 상기 컬러 필터를 형성하는 단계에서 필요한 부분 다수 개소에 상기 세가지 컬러의 패턴이 겹치게 하여 블랙 부분을 형성하여 상기 블랙 부분이 LCD 판넬의 블랙 메트릭스 및 판넬 조립단계에서의 스페이서의 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 TFT LCD의 판넬 제작방법.The black color is formed by overlapping the pattern of the three colors on a plurality of portions necessary in the forming of the color filter, so that the black portion serves as a black matrix of the LCD panel and a spacer in the panel assembly step. TFT LCD panel manufacturing method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 TFT 구조를 형성하는 단계는, Forming the TFT structure, 기판에 게이트 전극, 게이트 라인 및 게이트 패드를 형성하는 공정; Forming a gate electrode, a gate line, and a gate pad on the substrate; 상기 게이트 전극, 게이트 라인 및 게이트 패드 상에 게이트 절연막, 반도체층, 오믹 콘택(Ohmic contact)층 및 금속층을 연속으로 형성하는 공정;Continuously forming a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a metal layer on the gate electrode, the gate line, and the gate pad; 상기 금속층 및 오믹 콘택층을 마스크 기법을 이용하여 식각함으로써 소오스 드레인 전극을 형성하는 공정; 및Forming a source drain electrode by etching the metal layer and the ohmic contact layer using a mask technique; And 상기 반도체층 및 게이트 절연막을 마스크 기법을 이용하여 식각하되 2 단계 톤으로 노광함으로써 동시에 TFT부분 및 데이터 라인은 보존하고 게이트 라인의 게이트 절연막 캡을 남기고 그 외로는 적어도 게이트 패드부의 게이트 절연막은 식각하여 개방하는 공정;The semiconductor layer and the gate insulating film are etched by using a masking technique, and are exposed in two-stage tones, simultaneously preserving the TFT portion and the data line, leaving the gate insulating film cap of the gate line, and at least the gate insulating film of the gate pad part being etched open. Process of doing; 를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 TFT LCD 판넬 제작방법.TFT LCD panel manufacturing method characterized in that it comprises a. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 블랙 부분은 각 TFT가 형성된 부분 및 게이트 라인과 데이터 라인 상의 복수 개소에 형성하는 것을 특징으로 하는 TFT LCD 판넬 제작방법. And the black portion is formed at a portion where each TFT is formed and at a plurality of positions on the gate line and the data line. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 블랙 부분을 판넬 주변부에 실링라인과 나란히 내측으로도 형성하는 것을 특징으로 하는 TFT LCD 판넬 제작방법. And forming the black portion at the periphery of the panel in parallel with the sealing line. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 2 단계 톤 노광에서 사용하는 마스크는 중간 톤으로 노광되는 부분의 마스크 패턴이 다수의 슬릿을 이용하여 형성된 것임을 특징으로 하는 TFT LCD 판넬 제작방법. The mask used in the two-step tone exposure is a TFT LCD panel manufacturing method, characterized in that the mask pattern of the portion exposed to the intermediate tone is formed using a plurality of slits.
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