KR100698242B1 - Liquid Crystal Display Device And Fabricating Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정의 난배열로 인한 광의 난방향 투과를 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can prevent the transmission of the light in the directional direction due to the misalignment of the liquid crystal.
본 발명에 따른 액정표시장치는 하부 기판 상에 형성되고, 유전체를 사이에 두고 상호 중첩된 게이트라인과 스토리지전극 및 화소전극을 포함하는 스토리지 캐패시터와; 상기 하부 기판과 액정을 사이에 두고 대면되는 상부 기판 상에 형성되고, 상기 스토리지 캐패시터의 적어도 반 이상과 중첩되는 블랙 매트릭스를 구비한다. A liquid crystal display according to the present invention comprises: a storage capacitor formed on a lower substrate and including a gate line, a storage electrode, and a pixel electrode overlapping each other with a dielectric interposed therebetween; And a black matrix formed on the upper substrate facing the lower substrate and the liquid crystal, and overlapping at least half of the storage capacitor.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법을 통해 게이트라인, 스토리지전극 및 화소전극들의 중첩되는 영역까지 블랙매트릭스를 연장되게 형성함으로써 광의 난방향 투과를 방지하여 화질을 개선할 수 있다. Through the liquid crystal display and the method of manufacturing the same according to the present invention, the black matrix can be extended to the overlapping regions of the gate lines, the storage electrodes, and the pixel electrodes, thereby preventing the transmission of light in the directional direction, thereby improving image quality.
Description
도 1은 종래의 5마스크로 형성되는 액정표시장치를 나타내는 평면도.1 is a plan view showing a liquid crystal display device formed of five conventional masks.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 선 "A-A'"를 따라 절취한 부분을 나타내는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of the liquid crystal display shown in FIG. 1 taken along the line "A-A '"; FIG.
도 3은 종래의 회절패턴용 마스크를 사용하는 4마스크로 형성되는 액정표시장치를 나타내는 평면도.3 is a plan view showing a liquid crystal display device formed of four masks using a conventional mask for diffraction patterns.
도 4는 도 3에 도시된 액정표시장치를 선 "B-B'"를 따라 절취한 부분을 나타내는 단면도.FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of the liquid crystal display shown in FIG. 3 taken along the line "B-B '". FIG.
도 5는 종래의 하프턴 마스크를 사용하는 4마스크로 형성되는 액정표시장치를 나타내는 도면.5 is a view showing a liquid crystal display device formed of four masks using a conventional half-turn mask.
도 6은 도 5에 도시된 액정표시장치를 선 "C-C'"를 따라 절취한 부분을 나타내는 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a portion of the liquid crystal display shown in FIG. 5 taken along line "C-C '". FIG.
도 7은 도 6에 도시된 액정이 주입된 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal display showing a state in which the liquid crystal shown in FIG. 6 is injected;
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치에 액정이 주입된 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도.8 is a cross-sectional view of a liquid crystal display showing a state in which a liquid crystal is injected into the liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1,31,61,91 : 기판 3,33,63 : 데이터라인 1,31,61,91: Board 3,33,63: Data line
5,35,65 : 소스전극 7,37,67 : 드레인전극 5,35,65 source electrode 7,37,67 drain electrode
9,39,59,79 : 스토리지전극 11,41,71,101 : 게이트라인 9,39,59,79:
13,43,73 : 데이터라인 15,45,75 : 컨택홀 13,43,73: Data line 15,45,75: Contact hole
17,47,77,107 : 블랙매트릭스 19,49,79,109 : 칼라필터 17,47,77,107:
21,51,81,111 : 공통전극 23,53 : 액정 21, 51, 81, 111: common electrode 23, 53: liquid crystal
25,55,85,115 : 게이트절연막 29,59,89,119 : 화소전극 25, 55, 85, 115: gate
30,60 : 보호막 57,87,117 : 활성층 30,60:
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 광의 난방향투과를 방지하여 화질을 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which can improve image quality by preventing light transmission.
액정표시장치는 게이트전극, 게이트절연막, 활성층, 오믹접촉층, 소오스 및 드레인전극으로 구성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)로 이루어진 스위칭소자와 화소(pixel)전극이 형성된 하판과 칼라필터가 형성된 상판 사이에 주입된 액정으로 이루어진다. The liquid crystal display device includes a switching element including a thin film transistor including a gate electrode, a gate insulating layer, an active layer, an ohmic contact layer, a source and a drain electrode, a lower plate on which a pixel electrode is formed, and an upper plate on which a color filter is formed. It consists of the injected liquid crystal.
도 1은 종래의 5마스크로 형성되는 액정표시장치의 평면도이다. 1 is a plan view of a liquid crystal display device formed of five conventional masks.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 선 "A-A'"를 따라 절취한 부분을 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a portion of the liquid crystal display shown in FIG. 1 taken along line "A-A '".
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시장치의 상판은 소정색의 빛만을 투과시키는 다수 개의 칼라필터(19)와 빛의 투과를 차단하는 블랙매트릭스(17)가 형성됨과 아울러 액정에 전압을 인가하기 위한 공통전극(21)이 형성된다. 상기 칼라필터(19)는 하부 기판(1b)의 화소영역과 대응되게 형성되며, 블랙매트릭스(17)는 화소영역 이외의 영역과 대응되게 형성된다.1 and 2, a plurality of
또한, 액정표시장치의 하판의 경우, 하부 기판(1b) 상에 스퍼터링(sputtering)등의 방법으로 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등을 증착하여 금속박막을 형성한다. 그리고, 금속박막을 습식방법을 포함하는 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 하부 기판(1b)상에 게이트전극(3)과 게이트라인(11)을 형성한다.In addition, in the case of the lower plate of the liquid crystal display device, aluminum (Al) or copper (Cu) or the like is deposited on the
하부 기판(1b)상에 게이트라인(11) 및 게이트전극(3)을 덮도록 게이트절연막(25), 도시되지 않은 활성층 및 오믹접촉층을 화학기상증착방법(Chemical Vapor Deposition : 이하 "CVD" 라함)으로 순차적으로 형성한다.The
상기에서 게이트절연막(25)은 질화실리콘 또는 산화실리콘으로 절연물질을 증착하여 형성하고, 활성층은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성된다. 또한, 오믹접촉층은 N형 또는 P형의 불순물이 고농도로 도핑된 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성된다.The
오믹접촉층 및 활성층을 게이트전극(3)과 대응하는 부분에만 잔류되도록 이방식각을 포함하는 포토리쏘그래피방법으로 게이트절연막(25)이 노출되도록 패터닝 한다. 이 때, 활성층 및 오믹접촉층은 게이트전극(3)과 대응하는 부분에만 잔류되도록 한다.The ohmic contact layer and the active layer are patterned so that the
게이트절연막(25) 상에 몰리브덴(Mo), MoW, MoTa 또는 MoNb등의 몰리브덴 합금(Mo alloy)을 오믹접촉층을 덮도록 CVD방법 또는 스퍼터링(sputtering)방법으로 증착한다. 상기에서 증착된 금속 또는 금속합금은 오믹접촉층과 오믹접촉을 이룬다. Molybdenum alloys such as molybdenum (Mo), MoW, MoTa, or MoNb are deposited on the
그리고, 금속 또는 금속합금을 게이트절연막(25)이 노출되도록 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 게이트라인(5)과 수직되는 데이터라인(13)과 소스 및 드레인전극(5,7)을 형성한다. 이 때, 금속 또는 금속합금을 게이트라인(11)과 중첩되게 잔류하도록 패터닝하여 스토리지 캐패시터의 스토리지전극(9)을 형성한다. 상기에서 스토리지 캐패시터의 경우에는 스토리지전극(9)은 상부전극이 되고, 게이트라인(11)의 하부전극이 되며, 게이트절연막(25)이 유전막이 된다.The metal or metal alloy is patterned by a photolithography method so that the
상기에서 소스 및 드레인전극(5,7) 패터닝시 사이의 게이트전극(3)과 대응하는 부분의 오믹접촉층도 패터닝되도록 하여 활성층을 노출시킨다. 상기에서 활성층의 소스 및 드레인전극(5,7)사이의 게이트전극과 대응하는 부분은 채널이 된다.In the above, the ohmic contact layer of the portion corresponding to the gate electrode 3 between the source and drain electrodes 5 and 7 is also patterned to expose the active layer. The portion corresponding to the gate electrode between the source and drain electrodes 5 and 7 of the active layer becomes a channel.
게이트절연층(25)상에 스토리지전극(9), 소스 및 드레인전극(5,7)을 덮도록 질화실리콘 또는 산화실리콘등의 무기절연물질 또는 아크릴계(acryl)유기화합물, 테프론(Teflon), BCB(benzocyclobutene), 사이토프 (cytop) 또는 PFCB(perfluorocyclobutane)등의 유전상수가 작은 유기절연물을 증착하여 보호막(30)을 형성한다. 보호막(30)을 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 드레인전극(7)과 스토리지전극(9)을 노출시키는 제 1 및 제 2콘택홀(15a,15b)을 형성한다. An inorganic insulating material such as silicon nitride or silicon oxide or an acrylic organic compound such as silicon nitride or silicon oxide, Teflon, BCB so as to cover the
보호막(30)상에 ITO, IZO, ITZO 등의 투명한 도전성물질을 제 1 및 제 2콘택홀(15a,15b)을 통해 증착하여 화소전극(29)을 형성한다. 화소전극(29)은 제 2콘택홀(15b)을 통해 스토리지전극(9)과 접촉되며, 드레인전극(7)과 제 1콘택홀(15a)을 통해 전기적으로 접촉한다.A transparent conductive material such as ITO, IZO, or ITZO is deposited on the
그러나, 5마스크공정에서 게이트전극을 알루미늄으로 사용할 경우에는 알루미늄 표면에 생길 수 있는 힐락의 문제를 해결하기 위해 적어도 2개의 마스크가 더 필요하다. 따라서, 박막트랜지스터 기판을 구성하기 위해 적어도 5 내지 6번의 마스크 공정이 필요하다.However, in the case of using the gate electrode as aluminum in the five mask process, at least two masks are required to solve the problem of hillock that may occur on the aluminum surface. Therefore, at least five to six mask processes are required to construct the thin film transistor substrate.
결국 각 마스크 공정 중 사용되는 원료의 소비와 공정시간은 액정표시장치를 제작하는데 높은 제작비와 더불어 수율을 감소시키는 문제로 대두되고 있어 이러한 문제점을 해결하기 위해 4마스크공정이 제시되고 있다.As a result, the consumption and processing time of the raw materials used in each mask process are becoming a problem to reduce the yield as well as a high manufacturing cost in manufacturing a liquid crystal display device has been proposed a four mask process to solve this problem.
도 3은 회절 패턴용 마스크를 사용하는 4마스크공정으로 형성되는 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.3 is a plan view showing a liquid crystal display device formed by a four mask process using a mask for diffraction pattern.
도 4은 도 3에 도시된 액정표시장치를 선 "B-B'"를 따라 절취한 부분을 나타내는 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a portion of the liquid crystal display shown in FIG. 3 taken along the line "B-B '".
도 3 및 도 4를 참조하면, 액정표시장치의 상판은 소정색의 빛만을 투과시키는 다수 개의 칼라필터(49)와 빛의 투과를 차단하는 블랙매트릭스(47)가 형성됨과 아울러 액정에 전압을 인가하기 위한 공통전극(51)이 형성된다. 상기 칼라필터(47)는 하부 기판(31b)의 화소영역과 대응되게 형성되며, 블랙매트릭스(47)는 화소영역 이외의 영역과 대응되게 형성된다.3 and 4, a plurality of
또한, 액정표시장치의 하판은 하부 기판(31b)상에 금속을 증착하여 게이트전극(33) 및 게이트라인(41)을 증착한다. 게이트라인(41) 및 게이트전극(33)의 형성에 사용되는 금속은 일반적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등을 사용할 수 있으며, 알루미늄계 금속인 알루미늄-네오듐/몰리브덴(AlNd/Mo)을 사용할 수도 있다. 게이트라인(41)의 형성에 사용되는 알루미늄계 금속은 저항이 작기 때문에 게이트라인(41)을 흐르는 신호의 RC지연을 줄일 수 있다. 그러나, 상기 알루미늄계 금속은 화학제품에 대한 내식성이 작기 때문에 식각용액에 의해 식각 침식되어 단선불량이 발생하는 문제가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 화학약품에 대한 내식성이 강한 몰리브덴 등의 금속을 사용한다.In addition, the lower plate of the liquid crystal display device deposits a gate electrode 33 and a
게이트라인(41) 등이 형성된 하부 기판(31b)의 전면에 게이트 절연막(55), 반도체 물질인(a-Si)과 불순물이 함유된 비정질 실리콘(n+Si)이 증착된 활성층(57)과, 소스/드레인금속을 연속으로 증착한 후, 제 2마스크인 회절용 패턴으로 패터닝하여, 활성층(57)과 게이트절연막(55)을 식각하고, TFT의 활성층(57)과 소스/드레인금속의 일부분을 식각하여 채널영역에 소스/드레인 금속을 제거함으로써 소스/드레인전극(35,37)을 패턴한다. A gate
여기서, 회절 패턴용 마스크의 포토리쏘리그래피공정은 포토레지스트를 도포한후 데이터라인(43)과 TFT채널영역은 회절 패턴용 마스크를 사용하여 노광 및 현상하여 포토레지스트패턴을 형성한다.
Here, in the photolithography process of the mask for diffraction pattern, after the photoresist is applied, the
TFT채널영역에 부분적으로 노광되는 포토레지스트는 RIE모드나 이방성 에칭모드로 포토레지스트의 에칭 백 과정(photo etch back)을 거쳐 제거되므로써 소스 및 드레인전극(35,37)이 패턴된다.The photoresist partially exposed to the TFT channel region is removed through the photo etch back process of the photoresist in the RIE mode or the anisotropic etching mode, thereby patterning the source and
제 3마스크공정에서는 보호막(60)을 패터닝하여 컨택홀(45)을 형성하는 공정이 추가되는데, 드레인전극(37)상부에 콘택홀(45)을 형성한다. 콘택홀(45)은 추후에 형성되는 화소전극(59)과 드레인전극(37)과의 접촉을 위함이다.In the third mask process, a process of forming the contact hole 45 by patterning the
제 3마스크공정으로 보호막(60)이 패터닝된 기판의 전면에 ITO, IZO, ITZO 등의 투명 도전성 금속을 증착하고 제 4마스크로 패터닝하여, 화소전극(59)을 형성한다. 이 때, 화소전극(59)은 드레인전극(37)의 노출부에 의해 측면 접촉한다.A transparent conductive metal such as ITO, IZO, or ITZO is deposited on the entire surface of the substrate on which the
그러나, 이러한 회절 패턴용 마스크를 이용하는 4마스크공정의 경우 회절 패턴이 광파장보다 좁게 패턴을 형성하므로 정밀도가 요구되어 공정이 어렵고 코스트가 높을 수 밖에 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 하프턴 마스크를 이용한 4마스크공정이 제시되었다. However, in the case of the four mask process using the mask for diffraction pattern, since the diffraction pattern forms a narrower pattern than the optical wavelength, precision is required, so the process is difficult and the cost is high. In order to solve this problem, a four-mask process using a half-turn mask has been proposed.
도 5은 하프턴 마스크를 사용하는 4마스크공정으로 형성되는 액정표시장치를 나타내는 평면도이다.5 is a plan view illustrating a liquid crystal display device formed by a four mask process using a half turn mask.
도 6은 도 5에 도시된 액정표시장치를 선 "C-C'"을 따라 절취한 부분을 나타내는 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a portion of the liquid crystal display shown in FIG. 5 taken along the line "C-C '".
도 5 및 도 6을 참조하면, 액정표시장치의 상판은 소정색의 빛만을 투과시키는 다수 개의 칼라필터(79)와 빛의 투과를 차단하는 블랙매트릭스(77)가 형성됨과 아울러 액정에 전압을 인가하기 위한 공통전극(81)이 형성된다. 상기 칼라필터(79)는 하부 기판(61b)의 화소영역과 대응되게 형성되며, 블랙매트릭스(77)는 화소영역 이외의 영역과 대응되게 형성된다.5 and 6, in the upper panel of the liquid crystal display, a plurality of
또한, 액정표시장치의 하판은 하부 기판(61b) 상에 스퍼터링(sputtering)등의 방법으로 알루미늄-네오듐(AlNd) 또는 몰리브덴(Mo) 등을 증착하여 금속박막을 형성한다. 그리고, 금속박막을 습식방법을 포함하는 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 하부 기판(61b)상에 게이트전극(63)과 게이트라인(71)을 형성한다. 게이트라인(71) 및 게이트전극(63)의 형성에 사용되는 금속은 일반적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등을 사용할 수 있으며, 알루미늄계 금속인 알루미늄-네오듐/몰리브덴(AlNd/Mo)을 사용할 수도 있다. 게이트라인(71)을 형성하는 데 사용된 알루미늄계 금속은 저항이 작기 때문에 게이트라인(71)을 흐르는 신호의 RC지연을 줄일 수 있다. 그러나, 상기 알루미늄계 금속은 화학제품에 대한 내식성이 작기 때문에 식각용액에 의해 식각 침식되어 단선불량이 발생하는 문제가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 화학약품에 대한 내식성이 강한 몰리브덴 등의 금속을 사용한다.In addition, the lower plate of the liquid crystal display device forms a metal thin film by depositing aluminum-nedium (AlNd) or molybdenum (Mo) on the
하부 기판(61b)상에 게이트라인(71) 및 게이트전극(63)을 덮도록 게이트절연막(85), 활성층(87), 도시되지 않은 오믹접촉층 및 소스/드레인금속층을 화학기상증착방법(Chemical Vapor Deposition : 이하 "CVD" 라함)으로 순차적으로 형성한다.Chemical Vapor Deposition (CVD) of a
상기에서 게이트절연막(85)은 질화실리콘 또는 산화실리콘으로 절연물질을 증착하여 형성하고, 활성층(87)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘 또는 다결 정실리콘으로 형성하고, 오믹접촉층은 N형 또는 P형의 불순물이 고농도로 도핑된 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성된다. 또한, 소스/드레인금속층은 몰리브덴(Mo), MoW, MoTa 또는 MoNb등의 몰리브덴 합금(Mo alloy)으로 형성한다.The
상기에서 증착된 소스/드레인 금속층을 활성층(87)이 노출되도록 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 게이트라인(71)과 수직되는 데이터라인(73)과 소스 및 드레인전극(75,77)을 형성한다. 이 때, 소스/드레인 금속층을 게이트라인(71)과 중첩되게 잔류하도록 패터닝하여 스토리지 캐패시터의 스토리지전극(69)을 형성한다. 그런 다음, 소스/드레인 금속층을 마스크로 하여 오믹접촉층의 일부분을 누설전류를 줄이는 목적으로 식각한다.The deposited source / drain metal layer is patterned by a photolithography method so that the
도시되지 않은 보호막을 패터닝하기 위해 제 3마스크로 패터닝한다. 제 3마스크는 반투과막을 사용하는 하프턴 마스크로서, 입사광을 차단하는 차단부와 입사광의 일부를 투과시키는 반투과부와 입사광의 거의 전부를 투과시키는 오픈부로 구성된다. Patterning is performed with a third mask to pattern a protective film (not shown). The third mask is a half-turn mask using a semi-transmissive film, and is composed of a blocking portion for blocking incident light, a semi-transmissive portion for transmitting a part of the incident light, and an open portion for transmitting almost all of the incident light.
활성층(87)상에 상술한 구조를 덮도록 질화실리콘, 산화실리콘 등의 무기절연물질, 또는 벤조사이클로 부텐(Benzocyclobutene)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질을 증착하여 보호막을 형성한다. 보호막을 패터닝하여 TFT의 드레인전극(67)을 노출시키는 컨택홀(75)을 형성한다.An inorganic insulating material such as silicon nitride and silicon oxide or an organic insulating material containing benzocyclobutene and acryl resin is deposited on the
상기에서 소스 및 드레인전극(65,67)의 측면과 상부 일부는 보호막이 식각되어 노출되며, 이 때, 보호막이 패터닝된 부분을 제외한 전영역에 위치한 활성층(39)이 동시에 식각되어, 소스/드레인전극(65,67)과 활성층(87)이 수직구조 로 형성된다.The side and upper portions of the source and drain
보호막이 형성된 기판의 전면에 ITO, IZO, ITZO 등의 투명 도전성 금속을 증착하고 제 4마스크로 패터닝하여, 화소전극(89)을 형성한다. 이 때, 화소전극(89)은 드레인전극(67)의 노출부에 의해 측면 접촉한다.A transparent conductive metal such as ITO, IZO, or ITZO is deposited on the entire surface of the substrate on which the protective film is formed, and patterned with a fourth mask to form the
도 7은 도 6에 도시된 액정표시장치에 액정이 주입된 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal display showing a state in which liquid crystal is injected into the liquid crystal display shown in FIG. 6.
도 7을 참조하면, 액정표시장치의 상부 기판(61a)과 하부 기판(61b)의 전면에 배향막을 도포한 후 러빙공정을 수행하여 상판 및 하판을 완성하게 된다. 이러한 상판과 하판을 정위치시켜 합착한 후 액정(23)을 주입한다. 이렇게 상판과 하판사이의 공간상에 주입된 액정(23)은 상부 기판과 하부 기판상에 형성된 배향막의 배향상태에 의해 공간상에 소정의 프리틸트를 가지는 구조로 배열된다.Referring to FIG. 7, the upper and lower plates are completed by applying an alignment layer to the front surfaces of the upper and
그러나, 게이트라인과 스토리지전극과 화소전극들의 경계부에서 단차들의 중첩으로 인하여 러빙시 단차들이 중첩된 부분에서 러빙력이 약화되기 때문에 액정이 난배향되게 된다. 이러한 액정의 난배향으로 인하여 이 부분에서 광이 난방향으로 투과되기 때문에 화질이 저하되는 단점이 있다.However, since the rubbing force is weakened at the overlapped steps when rubbing due to the overlap of the steps at the boundary between the gate line, the storage electrode, and the pixel electrode, the liquid crystal is hardly oriented. Due to the non-orientation of the liquid crystal, since light is transmitted in the egg direction in this portion, there is a disadvantage in that image quality is deteriorated.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트라인, 스토리지전극 및 화소전극의 측면에 중첩되는 부분에서 광의 난방향 투과를 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which can prevent the transmission of light in the directional direction at portions overlapping the side surfaces of the gate line, the storage electrode, and the pixel electrode.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 하부 기판 상에 형성되고, 유전체를 사이에 두고 상호 중첩된 게이트라인과 스토리지전극 및 화소전극을 포함하는 스토리지 캐패시터와; 상기 하부 기판과 액정을 사이에 두고 대면되는 상부 기판 상에 형성되고, 상기 스토리지 캐패시터의 적어도 반 이상과 중첩되는 블랙 매트릭스를 구비한다.
상기 블랙 매트릭스는 상기 스토리지 캐패시터의 게이트라인, 스토리지전극 및 화소전극이 중첩되는 가장자리에 중첩되도록 형성된다.
상기 상부 기판은 상기 블랙 매트릭스를 사이에 두고 형성되는 칼라필터와, 상기 칼라필터 및 블랙 매트릭스 상에 전면 형성되는 공통 전극을 구비하고, 상기 하부 기판은 상기 게이트라인과 서로 교차 형성된 데이터라인과, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터를 구비한다.
상기 상부 기판 및 하부 기판은 상기 액정을 사이에 두고 대면되는 면 상에 형성된 배향막을 더 구비한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 하부 기판 상에 유전체를 사이에 두고 상호 중첩된 게이트라인과 스토리지전극 및 화소전극을 포함하는 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계와; 상기 하부 기판과 액정을 사이에 두고 대면되는 상부 기판 상에 상기 스토리지 캐패시터의 적어도 반 이상과 중첩되도록 블랙 매트릭스를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 블랙 매트릭스는 상기 스토리지 캐패시터의 게이트라인, 스토리지전극 및 화소전극이 중첩되는 가장자리에 중첩되도록 형성된다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 상기 상부 기판 상에 상기 블랙 매트릭스를 사이에 두고 칼라필터를 형성하는 단계와; 상기 칼라필터 및 블랙 매트릭스 상에 공통 전극을 전면 형성하는 단계와; 상기 하부 기판 상에 상기 게이트라인과 서로 교차하도록 데이터라인을 형성하는 단계와; 상기 게이트라인과 상기 데이터라인의 교차부에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 상기 상부 기판 및 하부 기판의 상기 액정을 사이에 두고 대면되는 면 상에 배향막을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.According to an aspect of the present invention, a liquid crystal display device includes: a storage capacitor formed on a lower substrate and including a gate line, a storage electrode, and a pixel electrode overlapping each other with a dielectric interposed therebetween; And a black matrix formed on the upper substrate facing the lower substrate and the liquid crystal, and overlapping at least half of the storage capacitor.
The black matrix is formed to overlap an edge where the gate line, the storage electrode, and the pixel electrode of the storage capacitor overlap.
The upper substrate includes a color filter formed with the black matrix interposed therebetween, a common electrode formed on the front surface of the color filter and the black matrix, the lower substrate includes a data line intersected with the gate line, And a thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line.
The upper substrate and the lower substrate further include an alignment layer formed on a surface facing the liquid crystal.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, the method including: forming a storage capacitor including a gate line, a storage electrode, and a pixel electrode overlapping each other with a dielectric interposed on a lower substrate; And forming a black matrix on the upper substrate facing the lower substrate and the liquid crystal so as to overlap at least half of the storage capacitor.
The black matrix is formed to overlap an edge where the gate line, the storage electrode, and the pixel electrode of the storage capacitor overlap.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display, including forming a color filter on the upper substrate with the black matrix interposed therebetween; Forming a common electrode over the color filter and the black matrix; Forming a data line on the lower substrate to cross the gate line; The method may further include forming a thin film transistor at an intersection of the gate line and the data line.
The method of manufacturing a liquid crystal display according to the present invention further includes forming an alignment layer on a surface of the upper substrate and the lower substrate facing each other with the liquid crystal interposed therebetween.
Other objects and features of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 8을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 액정표시장치의 상판은 특정 파장대역의 광을 투과시킴으로써 적색, 녹색 및 청색을 표시하는 다수 개의 칼라필터(109)와 빛의 투과를 차단하는 블랙매트릭스(107)가 형성됨과 아울러 칼라필터들상에 전면 증착되며 액정에 전압을 인가하기 위한 공통전극(111)이 형성된다. 상기 칼라필터(109)는 하부 기판(91b)의 화소영역과 대응되게 형성되며, 블랙매트릭스(107)는 스토리지 캐패시터영역에서 게이트라인(101), 스토리지전극(99) 및 화소전극(119)의 가장자리들의 중첩되는 영역까지 연장하여 형성한다.Referring to FIG. 8, a plurality of
또한, 액정표시장치의 하판은 하부 기판(91b) 상에 스퍼터링(sputtering)등의 방법으로 알루미늄-네오듐(AlNd) 또는 몰리브덴(Mo) 등을 증착하여 금속박막을 형성한다. 그리고, 금속박막을 습식방법을 포함하는 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 하부 기판(91b)상에 게이트전극과 게이트라인(101)을 형성한다. 게이트라인(101) 및 게이트전극의 형성에 사용되는 금속은 일반적으로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등을 사용할 수 있으며, 알루미늄계 금속인 알루미늄-네오듐/몰리브덴(AlNd/Mo)을 사용할 수도 있다. 게이트라인(101)을 형성하는 데 사용된 알루미늄계 금속은 저항이 작기 때문에 게이트라인(101)을 흐르는 신호의 RC지연을 줄일 수 있다. 그러나, 상기 알루미늄계 금속은 화학제품에 대한 내식성이 작기 때문에 식각용액에 의해 식각 침식되어 단선불량이 발생하는 문제가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위하여 화학약품에 대한 내식성이 강한 몰리브덴 등의 금속을 사용한다.In addition, the lower plate of the liquid crystal display device forms a metal thin film by depositing aluminum-nedium (AlNd) or molybdenum (Mo) on the
하부 기판(91b)상에 게이트라인(101) 및 게이트전극을 덮도록 게이트절연막(115), 활성층(117), 도시되지 않은 오믹접촉층 및 소스/드레인금속층을 화학기상증착방법(Chemical Vapor Deposition : 이하 "CVD" 라함)으로 순차적으로 형성한다.Chemical Vapor Deposition: A
상기에서 게이트절연막(115)은 질화실리콘 또는 산화실리콘으로 절연물질을 증착하여 형성하고, 활성층(117)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성하고, 오믹접촉층은 N형 또는 P형의 불순물이 고농도로 도핑된 비정질실리콘 또는 다결정실리콘으로 형성된다. 또한, 소스/드레인금속층은 몰리브덴(Mo), MoW, MoTa 또는 MoNb등의 몰리브덴 합금(Mo alloy)으로 형성한다.
The
상기에서 증착된 소스/드레인 금속층을 활성층(117)이 노출되도록 포토리쏘그래피방법으로 패터닝하여 게이트라인(101)과 수직되는 데이터라인과 소스 및 드레인전극을 형성한다. 이때, 소스/드레인 금속층을 게이트라인(101)과 중첩되게 잔류하도록 패터닝하여 스토리지 캐패시터의 스토리지전극(99)을 형성한다. 그런 다음, 소스/드레인 금속층을 마스크로 하여 오믹접촉층의 일부분을 누설전류를 줄이는 목적으로 식각한다.The deposited source / drain metal layer is patterned by a photolithography method so that the
도시되지 않은 보호막을 패터닝하기 위해 제 3마스크로 패터닝한다. 제 3마스크는 반투과막을 사용하는 하프턴 마스크로서, 입사광을 차단하는 차단부와 입사광의 일부를 투과시키는 반투과부와 입사광의 거의 전부를 투과시키는 오픈부로 구성된다. Patterning is performed with a third mask to pattern a protective film (not shown). The third mask is a half-turn mask using a semi-transmissive film, and is composed of a blocking portion for blocking incident light, a semi-transmissive portion for transmitting a part of the incident light, and an open portion for transmitting almost all of the incident light.
활성층(117)상에 상술한 구조를 덮도록 질화실리콘, 산화실리콘 등의 무기절연물질, 또는 벤조사이클로 부텐(Benzocyclobutene)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질을 증착하여 보호막을 형성한다. 보호막을 패터닝하여 TFT의 드레인전극을 노출시키는 컨택홀을 형성한다.On the
상기에서 소스 및 드레인전극의 측면과 상부 일부는 보호막이 식각되어 노출되며, 이 때, 보호막이 패터닝된 부분을 제외한 전영역에 위치한 활성층이 동시에 식각되어, 소스/드레인전극과 활성층(117)이 수직구조로 형성된다.The side and upper portions of the source and drain electrodes are exposed by etching the passivation layer. At this time, the active layers located in all regions except for the portion where the passivation layer is patterned are simultaneously etched, so that the source / drain electrodes and the
보호막이 형성된 기판의 전면에 ITO, IZO, ITZO 등의 투명 도전성 금속을 증착하고 제 4마스크로 패터닝하여, 화소전극(119)을 형성한다. 이 때, 화소전극(119)은 드레인전극의 노출부에 의해 측면 접촉한다.A transparent conductive metal such as ITO, IZO, or ITZO is deposited on the entire surface of the substrate on which the protective film is formed, and patterned with a fourth mask to form the
전술한 바와 같이 형성된 액정표시장치의 상부 기판(91a)과 하부 기판(91b)의 전면에 배향막을 도포한 후 러빙공정을 수행하여 상판 및 하판을 완성하게 된다. 이러한 상판과 하판을 정위치시켜 합착한 후 액정(53)을 주입한다. 이렇게 상판과 하판사이의 공간상에 주입된 액정(53)은 상부 기판과 하부 기판상에 형성된 배향막의 배향상태에 의해 공간상에 소정의 프리틸트를 가지는 구조로 배열된다. 배향막은 일반적으로 폴리이미드가 사용되고 있다. After the alignment layer is coated on the front surfaces of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 스토리지 캐패시터영역에서 블랙매트릭스를 게이트라인, 스토리지전극 및 화소전극의 가장자리들이 중첩되는 영역까지 연장하여 형성하여 액정의 난배열로 인한 난방향 투과광을 차단할 수 있으며 화질을 개선할 수 있다. As described above, the liquid crystal display according to the present invention is formed by extending the black matrix in the storage capacitor region to an area where the edges of the gate line, the storage electrode, and the pixel electrode overlap, thereby blocking the transmitted light in the directional direction due to the misalignment of the liquid crystal. Can improve picture quality.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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