KR100759964B1 - liquid crystal display and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
액정 표시 장치의 한 기판 위에 저반사막을 포함하는 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막, 반도체층 및 저항성 접촉층이 차례로 형성되어 있다. 그 위에 저반사막을 포함하는 데이터선, 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있고 이를 덮는 보호막이 형성되어 있으며 보호막 위에 ITO 또는 IZO로 이루어진 화소 전극, 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드가 형성되어 있다. 이 기판과 마주하는 다른 한 기판 위에는 음극이 형성되어 있고 그 위에 화소 전극보다 크기가 작은 다수의 개구부를 포함하는 절연막이 형성되어 있다. 개구부에는 PPV 전구체를 이용하여 형성된 적, 녹, 청의 발광체가 채워져 있고 그 위에 도전성 폴리머막이 형성되어 있다. 도전성 폴리머막 위에는 편광 필름이 형성되어 있고, 편광 필름 위에 ITO 또는 IZO로 이루어진 양극이 형성되어 있다. 이러한 액정 표시 장치에서는 백 라이트가 없어도 발광체에 의해 적, 녹, 청의 색을 표시할 수 있어 액정 표시 장치의 두께 및 무게를 줄일 수 있고 제조 원가를 줄일 수 있다. 또한, 색 필터 기판을 제조할 때 사진 공정을 절연막을 형성할 때 한 번만 실시하므로 공정을 단순화할 수 있으며, 제조 원가를 줄일 수 있다. A gate line including a low reflection film, a gate electrode including a gate electrode, and a gate pad are formed on one substrate of a liquid crystal display device, and a gate insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic contact layer are sequentially formed thereon. A data line including a data line including a low reflection film, a source electrode, a drain electrode, and a data pad is formed thereon, and a passivation layer is formed thereon, and a pixel electrode, an auxiliary gate pad, and an auxiliary data of ITO or IZO are formed on the passivation layer. The pad is formed. A cathode is formed on the other substrate facing the substrate, and an insulating film including a plurality of openings smaller in size than the pixel electrode is formed thereon. The openings are filled with red, green, and blue light emitting bodies formed using a PPV precursor, and a conductive polymer film is formed thereon. A polarizing film is formed on the conductive polymer film, and an anode made of ITO or IZO is formed on the polarizing film. In such a liquid crystal display device, red, green, and blue colors can be displayed by a light emitter even without a backlight, thereby reducing the thickness and weight of the liquid crystal display and reducing manufacturing costs. In addition, since the photolithography process is performed only once when forming the insulating film when manufacturing the color filter substrate, the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
저반사막, PPV 전구체, 발광체, 백 라이트Low Reflective Film, PPV Precursor, Light Emitter, Back Light
Description
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 개략적으로 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing a color filter substrate for a liquid crystal display device according to the prior art,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고,3 is a layout view illustrating a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고,FIG. 5A is a layout view illustrating a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device in a first step of manufacturing according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 5b는 도 5a에서 Ⅴb-Ⅴb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,5B is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb of FIG. 5A;
도 6a는 도 5a 다음 단계에서의 배치도이고,FIG. 6a is a layout view in the next step of FIG. 5a;
도 6b는 도 6a에서 Ⅵb-Ⅵb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the VIb-VIb line in FIG. 6A;
도 7a는 도 6a 다음 단계에서의 배치도이고, FIG. 7a is a layout view in the next step of FIG.
도 7b는 도 7a에서 Ⅶb-Ⅶb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb of FIG. 7A;
도 8a는 도 7a 다음 단계에서의 배치도이고, FIG. 8a is a layout view in the next step of FIG.
도 8b는 도 8a에서 Ⅷb-Ⅷb 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb of FIG. 8A;
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 액정 표시 장치용 색 필터 기판을 도시한 단면도이고,9 is a cross-sectional view showing a color filter substrate for a liquid crystal display device in the first step of manufacturing according to an embodiment of the present invention;
도 10 내지 도 12는 도 9 다음 단계에서의 공정을 순서대로 도시한 단면도이다.10 to 12 are cross-sectional views sequentially showing processes in the next step of FIG. 9.
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백 라이트(back light)가 필요없는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전기장을 생성하는 다수의 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 두 기판 사이의 액정층, 각각의 기판의 바깥 면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 이루어지며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal layer between the two substrates and the two substrates on which the plurality of electrodes are formed to generate an electric field is attached to the outer surface of each substrate to polarize light. It consists of two polarizing plates, and is a display device for controlling the amount of light transmitted by rearranging the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage to the electrode.
액정 표시 장치의 한 기판에는 박막 트랜지스터가 형성되어 있는데, 이는 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 박막 트랜지스터가 형성되는 기판에는 다수의 배선, 즉 다수의 게이트선 및 데이터선이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있다. 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역에는 화소 전극이 형성되어 있으며, 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 화상 신호를 제어하여 화소 전극으로 내보낸다. A thin film transistor is formed on one substrate of the liquid crystal display, which serves to switch a voltage applied to the electrode. On the substrate on which the thin film transistor is formed, a plurality of wirings, that is, a plurality of gate lines and data lines, are formed in row and column directions, respectively. A pixel electrode is formed in the pixel region defined by the intersection of the gate line and the data line, and the thin film transistor controls the image signal transmitted through the data line according to the scan signal transmitted through the gate line and sends it out to the pixel electrode.
액정 표시 장치의 다른 한 기판에는 적, 녹, 청의 색 필터와 공통 전극이 형성되어 있다. On another substrate of the liquid crystal display, red, green, and blue color filters and a common electrode are formed.
그러면, 액정 표시 장치의 색 필터 기판에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.Then, the color filter substrate of a liquid crystal display device is demonstrated with reference to FIG.
먼저, 투명 절연 기판(1) 위에 크롬막으로 이루어져 있으며 개구부를 갖는 블랙 매트릭스 패턴(2)이 형성되어 있다. 이때, 크롬막 하부에는 반사율이 낮은 크롬 산화막이 함께 패터닝되어 있을 수도 있다. First, a
개구부에는 적, 녹, 청의 감광성 수지로 이루어진 색 필터(R, G, B)가 형성되어 있다. 이때, 적, 녹, 청의 색 필터는 적, 녹, 청의 감광성 수지가 스핀 코팅(spin coating)과 같은 방법으로 도포된 후 마스크를 이용한 사진 공정으로 형성되는데, 세 가지 색이 모두 형성되기 위해서는 세 번의 사진 공정이 필요하다.Color filters (R, G, B) made of red, green, and blue photosensitive resins are formed in the openings. At this time, the red, green, and blue color filters are formed by a photo process using a mask after the red, green, and blue photosensitive resins are applied in the same manner as spin coating. In order to form all three colors, Photo process is needed.
색 필터(R, G, B) 및 블랙 매트릭스 패턴(2) 위에는 ITO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(3)이 형성되어 있다. The
이와 같은 구조의 색 필터 기판을 갖는 액정 표시 장치에서는 백 라이트에서 발생하는 백색광 중에서 일부는 흡수되고 일부 필요한 색만 투과되어 색을 표시하게 된다. 이때, 백 라이트는 세경 램프, 반사판, 도광판 및 빛을 확산시키거나 모아주는 역할을 하는 수 개의 광학적 보상판으로 이루어져 있다. 이는 액정 표시 장치에서 큰 비용을 차지하게 되며, 두께가 3mm 이상으로 두께 및 무게를 증가시키 는 원인이 된다. 또한, 적, 녹, 청의 색 필터 어레이는 백색광의 일부만을 투과시키므로 화소 영역의 개구율을 100%라고 가정하더라도 광효율이 30% 남짓으로 낮은 단점이 있다.In the liquid crystal display having the color filter substrate having such a structure, some of the white light generated from the backlight is absorbed, and only some necessary colors are transmitted to display the color. In this case, the backlight includes a narrow lamp, a reflecting plate, a light guide plate, and several optical compensation plates serving to diffuse or collect light. This is a large cost in the liquid crystal display device, and causes a thickness and weight increase to more than 3mm. In addition, since the red, green, and blue color filter arrays transmit only a part of the white light, even if the aperture ratio of the pixel region is assumed to be 100%, the light efficiency is lower than 30%.
또한, 스핀 코팅법으로 감광성 수지를 도포할 때 감광성 수지의 95%가 유실되는데 감광성 수지는 다른 무기막이나 다른 감광막에 비해 고가이고, 색 필터를 형성할 때 세 번의 사진 공정을 실시해야 하므로 공정 수가 증가하게 되어 색 필터 기판의 제조 원가가 높아지게 된다. In addition, 95% of the photosensitive resin is lost when the photosensitive resin is applied by spin coating, and the photosensitive resin is more expensive than other inorganic films or other photosensitive films, and the number of steps is required when the color filter is formed. This increases the manufacturing cost of the color filter substrate.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정을 단순화하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to simplify the process.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 생산 비용을 줄이는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the production cost.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 색 필터 기판을 제조할 때 음극과 적, 녹, 청의 발광체 및 양극을 형성한다.In order to achieve this problem, the present invention forms a cathode, a red, green, and blue emitter and an anode when the color filter substrate is manufactured.
본 발명에 따르면, 제1 기판 위에 다수의 화소 전극 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 제1 기판과 마주하는 제2 기판 위에 음극이 형성되어 있다. 음극 위에는 다수의 개구부를 갖는 절연막이 형성되어 있고, 개구부는 적, 녹, 청의 발광체로 채워져 있다. 절연막 위에는 양극이 형성되어 있다. According to the present invention, a plurality of pixel electrodes and thin film transistors are formed on a first substrate, and a cathode is formed on a second substrate facing the first substrate. An insulating film having a plurality of openings is formed on the cathode, and the openings are filled with red, green, and blue light emitting bodies. An anode is formed on the insulating film.
여기서, 발광체는 화소 전극의 크기보다 작은 것이 바람직하다.Here, the light emitter is preferably smaller than the size of the pixel electrode.
이때, 음극은 하부의 알루미늄막과 상부의 칼슘막으로 이루어져 있고, 절연막은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 감광성 수지로 이루어지는 것이 바람직하 며, 절연막의 표면은 발수 또는 발유 표면이다.At this time, the cathode is composed of the lower aluminum film and the upper calcium film, the insulating film is preferably made of a photosensitive resin containing polyimide (polyimide), the surface of the insulating film is a water-repellent or oil-repellent surface.
한편, 적, 녹, 청의 발광체는 고분자 유기 물질, 저분자 유기 물질 및 무기 물질 중 어느 하나를 전구체로 하여 형성되어 있는데, 고분자 유기 물질인 경우 0.3%의 중량 농도를 갖는 PPV일 수 있다.On the other hand, the red, green, blue light emitter is formed of any one of a polymer organic material, a low molecular organic material and an inorganic material as a precursor, in the case of a polymer organic material may be a PPV having a weight concentration of 0.3%.
또한, 발광체 위에 도전성 폴리머막이 형성되어 있으며, 도전성 폴리머막은 PSS로 도핑된 PEDOT 물질로 이루어져 있고, 도전성 폴리머막 위에 편광 필름이 형성되어 있으며, 양극은 ITO 또는 IZO 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the conductive polymer film is formed on the light emitter, the conductive polymer film is made of a PEDOT material doped with PSS, a polarizing film is formed on the conductive polymer film, and the anode is preferably made of either ITO or IZO.
이때, 음극과 동일한 층으로 제2 기판의 가장 자리에 다수의 음극 신호 전달 패드가 더 형성되어 있고, 양극과 동일한 층으로 제2 기판의 가장 자리에 음극 신호 전달 패드와 중첩되지 않는 다수의 양극 신호 전달 패드가 더 형성되어 있다.In this case, a plurality of cathode signal transmission pads are further formed at the edge of the second substrate with the same layer as the cathode, and a plurality of anode signals not overlapping with the cathode signal transmission pad at the edge of the second substrate with the same layer as the anode. A transfer pad is further formed.
여기서, 제1 기판은 다수의 게이트선과 게이트선과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선을 포함하며, 박막 트랜지스터는 게이트선의 일부인 게이트 전극, 게이트 전극 위에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있으며 데이터선의 일부인 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.Here, the first substrate includes a plurality of gate lines and a plurality of data lines that are insulated from and cross the gate lines, and the thin film transistor is a gate electrode that is a part of the gate line, a semiconductor layer formed on the gate electrode, and a semiconductor layer formed on the data line. It may include a part of the source electrode and the drain electrode.
이때, 반도체층은 비정질규소 또는 n형의 다결정규소 중 어느 하나로 이루어지며, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극은 반사율이 낮은 크롬 산화막과 같은 저반사막을 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the semiconductor layer is made of either amorphous silicon or n-type polycrystalline silicon, and the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode preferably include a low reflection film such as a chromium oxide film having low reflectance.
또한, 화소 전극은 ITO 또는 IZO 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.In addition, the pixel electrode may be made of either ITO or IZO.
이러한 액정 표시 장치를 제조하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 제1 절연 기판 위에 다수의 박막 트랜지스터와 이와 연결되는 다수의 화소 전극을 형성한다. 한편, 제1 기판과 마주하는 제2 절연 기판 위에 음극을 형성하고, 그 위에 다수의 개구부를 갖는 절연막을 형성한다. 다음, 개구부에 적, 녹, 청의 발광체를 형성한 후, 양극을 형성한다. The method of manufacturing such a liquid crystal display device is as follows. First, a plurality of thin film transistors and a plurality of pixel electrodes connected thereto are formed on a first insulating substrate. On the other hand, a cathode is formed on the second insulating substrate facing the first substrate, and an insulating film having a plurality of openings is formed thereon. Next, red, green, and blue light-emitting bodies are formed in the openings, and then an anode is formed.
이때, 절연막을 산소 및 CF4 기체를 각각 이용하여 플라스마 처리할 수 있다. In this case, the insulating film may be plasma treated using oxygen and CF 4 gas, respectively.
여기서, 음극은 하부의 알루미늄막과 상부의 칼슘막으로 형성하며, 절연막은 폴리이미드를 포함하는 감광성 수지로 형성할 수 있다.Here, the cathode may be formed of a lower aluminum film and an upper calcium film, and the insulating film may be formed of a photosensitive resin including polyimide.
적, 녹, 청의 발광체는 고분자 유기 물질, 저분자 유기 물질 및 무기 물질 중 어느 하나를 전구체로 하여 형성하며, 고분자 유기 물질로 형성하는 경우 0.3%의 중량 농도의 PPV를 사용하는 것이 바람직하다.The red, green, and blue light emitters are formed of any one of a polymer organic material, a low molecular organic material, and an inorganic material as a precursor, and when formed of a polymer organic material, it is preferable to use a PPV having a weight concentration of 0.3%.
한편, 발광체 위에 도전성 폴리머막을 더 형성하고, 이때의 도전성 폴리머막은 PSS로 도핑된 PEDOT 물질이며, 도전성 폴리머막 위에 편광 필름을 형성하고, 양극은 ITO 또는 IZO 중 어느 하나로 형성할 수 있다.On the other hand, a conductive polymer film is further formed on the light emitter, wherein the conductive polymer film is a PEDOT material doped with PSS, a polarizing film is formed on the conductive polymer film, and the anode may be formed of either ITO or IZO.
이때, 음극을 형성하는 단계에서 음극과 동일한 층으로 제1 기판의 가장 자리에 다수의 음극 신호 전달 패드를 더 형성하며, 양극을 형성하는 단계에서 양극과 동일한 층으로 제2 기판의 가장 자리에 음극 신호 전달 패드와 중첩되지 않는 다수의 양극 신호 전달 패드를 더 형성하는 것이 바람직하다.In this case, in the forming of the cathode, a plurality of cathode signal transmission pads are further formed at the edge of the first substrate using the same layer as the cathode, and in the forming of the anode, the cathode is formed at the edge of the second substrate using the same layer as the anode. It is desirable to further form a plurality of bipolar signaling pads that do not overlap with the signaling pad.
한편, 제1 기판은 다수의 게이트선과 게이트선과 절연되어 교차하는 다수의 데이터선을 포함하며, 박막 트랜지스터는 게이트선의 일부인 게이트 전극, 게이트 전극 위에 형성되어 있는 반도체층, 반도체층 위에 형성되어 있으며 데이터선의 일부인 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며, 반도체층은 비정질규소 또는 n형의 다결정규소 중 어느 하나로 이루어지고, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극은 반사율이 낮은 크롬 산화막과 같은 저반사막을 포함하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the first substrate includes a plurality of gate lines and a plurality of data lines that are insulated from and cross the gate lines, and the thin film transistor is a gate electrode that is a part of the gate line, a semiconductor layer formed on the gate electrode, and a semiconductor layer formed on the data line. A part of the source electrode and the drain electrode, wherein the semiconductor layer is made of either amorphous silicon or n-type polycrystalline silicon, and the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode preferably include a low reflection film such as a chromium oxide film having low reflectance. Do.
화소 전극은 ITO 또는 IZO 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The pixel electrode may be made of either ITO or IZO.
이러한 본 발명에서는 백 라이트가 없어도 발광체에 의해 적, 녹, 청의 색을 표시할 수 있어 액정 표시 장치의 두께 및 무게를 줄일 수 있고 제조 원가를 줄일 수 있다. 또한, 색 필터 기판을 제조할 때 사진 공정을 절연막을 형성할 때 한 번만 실시하므로 공정을 단순화할 수 있으며, 제조 원가를 줄일 수 있다. In the present invention, the red, green, and blue colors can be displayed by the light emitter even without the backlight, so that the thickness and weight of the liquid crystal display can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the photolithography process is performed only once when forming the insulating film when manufacturing the color filter substrate, the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Next, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2에서와 같이, 액정 표시 장치의 하부 기판(10)에는 화소 전극(80)과 이와 연결되어 있는 박막 트랜지스터(90)가 형성되어 있으며, 이를 박막 트랜지스터 기판이라 한다. 박막 트랜지스터 기판의 상세한 구조에 대하여는 이후에 설명한다. As shown in FIG. 2, the
박막 트랜지스터 기판에 대응하는 상부 기판(100)은 색 필터 기판이라 하고, 먼저 상부 기판(100) 위에 알루미늄막(210)과 칼슘막(220)으로 이루어진 음극(200)이 형성되어 있다. 음극(200) 위에는 폴리이미드(polyimide)로 이루어져 있으며 개구부를 갖는 절연막(300)이 형성되어 있다. 개구부에는 적, 녹, 청의 발광체(410, 420, 430)가 형성되어 있고, 발광체(410, 420, 430) 위에는 도전성 폴리머(polymer)막(500)이 형성되어 있다. 절연막(300)과 도전성 폴리머막(500) 위에는 편광 필름(polarizer)(600)이 코팅되어 있고, 편광 필름(600) 위에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 양극(700)이 형성되어 있다. The
이와 같은 액정 표시 장치의 두 기판(10, 100)을 정렬하였을 때 발광체(410, 420, 430)의 크기는 화소 전극(80)보다 작다. When the two
두 기판(10, 100) 사이에는 액정(800)이 주입되어 있다. The
그러면, 도 3 및 도 4를 참조하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.Next, the structure of the thin film transistor substrate for a liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고, 도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.3 is a layout view illustrating a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3.
절연 기판(10) 위에 하부의 크롬 산화막(28)과 상부의 크롬, 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 및 탄탈륨(Ta) 따위의 도전막(29)으로 이루어진 게이트 배선(21, 22, 23, 24)이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(21), 게이트선(21)의 일부인 게이트 전극(22), 게이트선(21)의 끝에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(21)으로 전달하는 게이트 패드(23), 게이트선(21)과 평행하게 형성되어 있는 유지 용량 배 선(24)을 포함한다. 유지 용량 배선(24)은 이후에 형성되는 화소 전극(80)과 중첩되어 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 유지 용량을 형성한다.A gate wiring including a lower
여기서, 게이트 배선(21, 22, 23, 24)은 하부에 크롬 산화막과 같이 반사율이 낮은 저반사막(28)을 가지며, 저반사막(28) 위에 단일층 또는 이중층이나 삼중층으로 이루어지는 주배선층(29)을 포함한다. 주배선층(29)을 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 형성하는 것이 바람직하다.Here, the gate wirings 21, 22, 23, and 24 have a
게이트 배선(21, 22, 23, 24)은 질화규소(SiNX) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)으로 덮여 있다.The gate wirings 21, 22, 23, and 24 are covered with a
게이트 절연막(30) 위에는 비정질규소 따위의 반도체로 이루어진 반도체층(41)이 형성되어 있으며, 반도체층(41) 위에는 인(P)과 같은 n형 불순물이 도핑되어 있는 비정질규소 따위의 반도체로 이루어진 저항성 접촉층(52, 53)이 게이트 전극(22)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있다. 여기서, 반도체층(41)은 비정질규소 대신에 n형의 다결정규소로 형성할 수도 있다.A
저항성 접촉층(52, 53) 위에는 하부의 크롬 산화막(68)과 상부의 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 탄탈륨 따위의 도전막(69)으로 이루어진 데이터 배선(61, 62, 63, 64)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 뻗어 있는 데이터선(61), 데이터선(61)의 일부인 소스 전극(62), 게이트 전극(22)을 중심으로 소스 전극(62)과 마주하는 드레인 전극(63), 데이터선(61)에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 인가받아 데이터선(61)에 전달하는 데이터 패드(64)를 포함한다. On the
이때, 데이터 배선(61, 62, 63, 64)은 게이트 배선(21, 22, 23, 24)과 마찬가지로 하부에 크롬 산화막과 같은 저반사막(68)을 가지며, 저반사막(68) 위에 단일층 또는 이중층이나 삼중층으로 이루어지는 주배선층(69)을 포함한다. 주배선층(69)을 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 형성하는 것이 바람직하다. At this time, the data wirings 61, 62, 63, and 64 have a
여기서, 게이트 전극(22), 반도체층(41), 소스 전극(62) 및 드레인 전극(63)은 박막 트랜지스터(90)를 이룬다.Here, the
데이터 배선(61, 62, 63, 64) 및 게이트 절연막(30) 위에는 질화규소 또는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. 보호막(70)은 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드(23)를 드러내는 접촉 구멍(73)을 가지고 있을 뿐만 아니라, 데이터 패드(64)를 드러내는 접촉 구멍(74)과 드레인 전극(63)을 드러내는 접촉 구멍(72)을 가지고 있다. A
보호막(70) 위에는 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(80), 보조 게이트 패드(83) 및 보조 데이터 패드(84)가 형성되어 있다. The
화소 전극(80)은 접촉 구멍(72)을 통하여 드레인 전극(63)과 연결되어 화상 신호를 전달받는다. 보조 게이트 패드(83)와 보조 데이터 패드(84)는 접촉 구멍(73, 74)을 통해 게이트 패드(23) 및 데이터 패드(64)와 각각 연결되어 있으 며, 이들은 패드(23, 64)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드(23, 64)를 보호하는 역할을 한다. The
그러면, 이러한 액정 표시 장치의 두 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing two substrates of the liquid crystal display will be described.
도 5a 내지 도 8b, 앞서의 도 3 및 도 4를 참조하여 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.A method of manufacturing a thin film transistor substrate will be described with reference to FIGS. 5A to 8B and FIGS. 3 and 4.
먼저, 도 5a 및 도 5b에서와 같이 절연 기판(10) 위에 크롬 산화막(28)과 크롬, 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 및 탄탈륨(Ta) 따위의 도전막(29)을 스퍼터링 따위의 방법으로 차례로 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 두 층(28, 29)을 패터닝하여 게이트선(21), 게이트 전극(22), 게이트 패드(23) 및 유지 용량 배선(24)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다.First, as shown in FIGS. 5A and 5B, a conductive film such as
다음, 도 6a 및 도 6b에서와 같이 게이트 절연막(30), 비정질규소층 및 n형 불순물이 도핑된 비정질규소층을 화학 기상 증착법 따위를 이용하여 차례로 증착하고, 상부의 두 층을 패터닝하여 반도체층(41) 및 저항성 접촉층(51)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
다음, 도 7a 및 도 7b에서와 같이 크롬 산화막(68)과 크롬, 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴, 몰리브덴-텅스텐 및 탄탈륨 따위의 도전막(69)을 스퍼터링 따위의 방법으로 차례로 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 데이터선(61), 소스 전극(62), 드레인 전극(63) 및 데이터 패드(64)를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 다음, 데이터 배선(61, 62, 63, 64)으로 가리지 않은 저항성 접촉층(51)을 제거하여 두 부분(52, 53)으로 분리한다.Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, a
다음, 도 8a 및 도 8b에서와 같이 질화규소를 화학 기상 증착법으로 증착하 거나 유기 절연 물질을 스핀 코팅하여 보호막(70)을 형성하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 접촉 구멍(72, 73, 74)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, silicon nitride is deposited by chemical vapor deposition or spin coating an organic insulating material to form a
다음, 도 3 및 도 4에서와 같이 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질을 스퍼터링 따위의 방법으로 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 화소 전극(80), 보조 게이트 패드(83) 및 보조 데이터 패드(84)를 형성한다. Next, as shown in FIGS. 3 and 4, a transparent conductive material such as ITO or IZO is deposited by a method such as sputtering and patterned by a photolithography process using a mask to form the
그러면, 도 9 내지 도 12를 참조하여 색 필터 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the color filter substrate will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 12.
먼저, 도 9에서와 같이 절연 기판(100) 위에 반사도가 좋은 알루미늄막(210)과 칼슘막(220)을 차례로 증착하여 음극(200)을 형성한다. 여기서 도시하지는 않았지만, 기판(100) 전체에 알루미늄막(210)과 칼슘막(220)을 증착하지 않고 섀도우 마스크(shadow mask)를 써서 기판(100)의 가장자리에 음극 신호 전달 패드를 형성한다. 음극 신호 전달 패드는 외부로부터 신호를 인가받아 음극(200)으로 전달하는 역할을 한다. 이때, 음극 신호 전달 패드는 다수로 형성할 수 있으며, 크기는 가로 및 세로 길이가 0.5mm 이상인 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 9, the
다음, 폴리이미드계로 이루어진 감광성 수지를 도포하고 마스크를 이용한 사진 공정으로 개구부(310)를 갖는 절연막(300)을 형성한다. 이때, 절연막(300)의 높이는 1㎛ 내지 2㎛이다. 다음, 기판(100)을 산소 플라스마 처리하고 다시 CF4 기체를 이용하여 플라스마 처리한다. 이러한 플라스마 처리에 의해 절연막(300)의 폴리이미드가 수성 또는 유성 물질에 대한 친화력이 적어지게 되는 발수 또는 발유 표면이 된다. 한편, 개구부(310)의 크기는 하판(10)의 화소 전극(80)의 크기보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.Next, a photosensitive resin made of polyimide is coated and an insulating
다음, 도 10에서와 같이 수계의 용매 조성이 가능한 고분자 PPV(poly phenylene vinylene) 전구체를 사용하여 각 개구부(310)마다 발광 물질을 찍어내는(dotting) 잉크-젯(ink-jet)법으로 적, 녹, 청의 발광체(410, 420, 430)를 각각 개구부(310)에 형성한다. 이때, 절연막(300)의 표면이 발수 및 발유 상태이므로 발광체(410, 420, 430)가 절연막(300) 위에 남지 않고 개구부(310)로 쉽게 흘러들어간다. 한편, 토출량의 안정성과 성막의 용이성을 고려하여 PPV 전구체의 중량 농도를 0.3%로 하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 10, using a polymer PPV (poly phenylene vinylene) precursor capable of forming a solvent in water, the ink-jet method of doping a light emitting material for each
여기서, 발광체(410, 420, 430)의 재료로 PPV와 같은 고분자 유기 물질을 사용하였으나, 저분자 유기 물질 또는 무기 물질을 사용할 수도 있다.Here, although a high molecular organic material such as PPV is used as the material of the
다음, 도 11에서와 같이 PSS(polystryrene sulfonic acid)로 도핑된 PEDOT(polythiophene derivative) 물질로 이루어진 도전성 폴리머막(500)을 도포한다. 이때, 도전성 폴리머막(500) 또한 발광체(410, 420, 430)와 마찬가지로 절연막(300)의 표면이 발수 및 발유 상태이므로 발광체(410, 420, 430) 위에만 형성된다. Next, as illustrated in FIG. 11, a
다음, 도 12에서와 같이 편광 필름(600)을 전면에 코팅하고, 그 위에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질을 증착하여 양극(700)을 형성한다. 이때, 양극(700)은 종래의 색 필터 기판의 경우에서처럼 공통 전극으로 동작할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 12, the
여기서 도시하지는 않았지만, 투명 도전 물질을 기판 전체에 증착하지 않고 섀도우 마스크를 사용하여 기판(100)의 가장자리에 양극 신호 전달 패드를 형성한다. 양극 신호 전달 패드는 외부로부터 신호를 인가받아 양극(700)에 전달하는 역할을 한다. 이때, 양극 신호 전달 패드는 음극 신호 전달 패드와 중첩되지 않게 다수로 형성할 수 있으며, 크기는 가로 및 세로 길이가 0.5mm 이상인 것이 바람직하다.Although not shown here, an anode signal transmission pad is formed at the edge of the
이와 같이 박막 트랜지스터 기판과 색 필터 기판을 완성한 후 다음의 공정을 실시하는데, 여기서는 도면을 참조하지 않고 간단히 설명한다. 먼저, 두 기판 위에 배향막을 형성하고 러빙을 실시한 후, 봉지제(sealant)를 기판 둘레에 프린트한다. 다음, 박막 트랜지스터 기판에 부착된 구동 회로부로부터 신호를 인가받기 위해서 박막 트랜지스터 기판과 색 필터 기판을 연결해야 하는데, 이를 위해 은 페이스트(Ag paste)를 음극 및 양극 신호 전달 패드 위에 형성하는 숏 도팅(short dotting)을 실시한다. 숏 도팅 공정을 실시할 때 인가되는 음극 및 양극 신호가 섞이지 않도록 하기 위해 음극 및 양극 신호 전달 패드가 연결되지 않도록 한다. 다음, 셀 갭을 유지하기 위해 스페이서(spacer)를 도포한 후 두 기판을 정렬하여 접합하고 봉지제 및 은 페이스트를 경화시킨다. 두 기판을 접합할 때는 수 ㎛의 오차가 발생하므로 이러한 접합 오차를 고려하여 도 3에서와 같이 적, 녹, 청의 발광체(410, 420, 430)의 크기(400)를 화소 전극(80)보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 다음, 접합된 기판의 가장자리를 절단한 후 액정을 주입하고 주입구를 봉지제로 봉입한다. 다음, 박막 트랜지스터 기판의 바깥쪽에 편광판을 부착하고, 구동 회로 기판을 부착한다.
After the thin film transistor substrate and the color filter substrate are completed as described above, the following steps are carried out. First, an alignment film is formed on two substrates and subjected to rubbing, and then a sealant is printed around the substrate. Next, in order to receive a signal from a driving circuit unit attached to the thin film transistor substrate, the thin film transistor substrate and the color filter substrate must be connected. For this purpose, a short doting (short Ag) is formed on the cathode and anode signal transmission pads. dotting). In order to prevent the negative and positive signal applied when performing the short dotting process, the negative and positive signal transmission pads are not connected. Next, spacers are applied to maintain the cell gap, and then the two substrates are aligned and bonded to cure the encapsulant and silver paste. When the two substrates are bonded to each other, an error of several μm is generated, so that the
이와 같이 액정 표시 장치가 완성되면 외부로부터 색 필터 기판의 양극 신호 전달 패드를 통해 양극(700)에 전달되는 신호는 4V 내지 5V의 크기로 인가된다. 음극 신호 전달 패드를 통해 음극(200)에 전달되는 신호는 발광체(410, 420, 430)를 충분히 발광시키기 위해 양극(700)에 인가되는 신호보다 3V 이상 낮게 인가되는데 0V가 가장 바람직하다.When the liquid crystal display is completed as described above, a signal transmitted from the outside to the
이러한 액정 표시 장치에서는 백 라이트가 없어도 발광체에 의해 적, 녹, 청의 색을 표시할 수 있어 액정 표시 장치의 두께 및 무게를 줄일 수 있고 제조 원가를 줄일 수 있다. 또한, 색 필터 기판을 제조할 때 사진 공정을 절연막(300)을 형성할 때 한 번만 실시하므로 공정을 단순화할 수 있으며, 제조 원가를 줄일 수 있다. In such a liquid crystal display device, red, green, and blue colors can be displayed by a light emitter even without a backlight, thereby reducing the thickness and weight of the liquid crystal display and reducing manufacturing costs. In addition, since the photolithography process is performed only once when the insulating
이와 같이 본 발명에서는 색 필터 기판을 제조할 때 발광체를 이용하여 제조하면 공정을 단순화하여 제조 원가를 줄일 수 있으며, 백 라이트가 필요하지 않으므로 액정 표시 장치의 두께 및 무게를 줄일 수 있다.As described above, when the color filter substrate is manufactured by using the light emitter, the manufacturing cost can be reduced by simplifying the process, and since the backlight is not required, the thickness and weight of the liquid crystal display can be reduced.
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