KR100827853B1 - Method of manufacturing high aperture ratio lcd - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그레이톤 마스크 공정을 통해 레진막에 스페이서 패턴을 구비시키는 것에 의해 균일한 셀 갭 유지가 가능하도록 하면서, 스페이서 산포 공정을 생략시킨 고개구율 액정표시장치이 제조방법을 개시하며, 개시된 본 발명의 방법은, 상부에 단위 화소 영역을 한정하도록 게이트 라인과 데이터 라인이 교차 배열되고, 상기 라인들간의 교차부에는 게이트 전극, 반도체층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 박막 트랜지스터가 형성된 투명성 절연 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 전 영역 상에 감광성 레진막을 도포하는 단계; 상기 감광성 레진막을 단위 화소 영역과, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역, 및 박막 트랜지스터의 소오스 전극 상부 영역이 상이한 노광량으로 노광되도록 하는 그레이톤 마스크(gray tone mask)를 사용해서 노광하는 단계; 상기 노광된 감광성 레진막을 현상하여, 화소 영역에 도포된 레진막의 일부 두께를 제거하면서 상기 박막 트랜지스터의 소오스 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하고, 그리고, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에는 레진막으로된 기둥 형상의 스페이서 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레진막 상에 콘택홀을 통하여 박막 트랜지스터의 소오스 전극과 콘택되면서 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 오버랩되게 단위 화소 영역의 전체에 걸쳐 배치되는 ITO 재질의 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. The present invention discloses a method for manufacturing a high aperture ratio liquid crystal display device in which spacer scattering process is omitted while maintaining a uniform cell gap by providing a spacer pattern on a resin film through a gray-tone mask process, The method includes providing a transparent insulating substrate on which a gate line and a data line are arranged in an intersecting manner so as to define a unit pixel region thereon, and a thin film transistor including a gate electrode, a semiconductor layer, and a source / drain electrode is formed at an intersection between the lines step; Applying a photosensitive resin film over the entire area of the substrate; Exposing the photosensitive resin film to a unit pixel region, a crossing region of the gate line and the data line, and a region above the source electrode of the thin film transistor using a gray tone mask which is exposed at a different exposure amount; The exposed photosensitive resin film is developed to form a contact hole exposing a source electrode of the thin film transistor while removing a thickness of a resin film applied to a pixel region, and a resin film is formed at a crossing region of the gate line and the data line Forming a spacer pattern having a columnar shape; And forming a pixel electrode made of ITO, which is disposed over the entirety of the unit pixel region so as to be overlapped with the gate line and the data line, while being in contact with the source electrode of the thin film transistor through the contact hole on the resin film.
Description
도 1은 종래 고개구율 액정표시장치의 어레이 기판을 도시한 평면도.1 is a plan view showing an array substrate of a conventional high aperture ratio liquid crystal display device.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′선을 따라 절단하여 도시한 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 액정표시장치의 어레이 기판을 도시한 평면도. 3 is a plan view showing an array substrate of a high aperture ratio liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도. 4A to 4C are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of manufacturing a high-aperture-ratio liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
1 : 유리기판 2 : 게이트 라인1: glass substrate 2: gate line
2a : 게이트 전극 3 : 게이트 절연막2a: Gate electrode 3: Gate insulating film
4 : 반도체층 6 : 데이터 라인4: semiconductor layer 6: data line
6a : 소오스 전극 6b : 드레인 전극6a:
7 : 레진막 7a : 스페이서 패턴7: Resin
8 : 화소 전극 10 : 박막 트랜지스터8: pixel electrode 10: thin film transistor
20 : 그레이톤 마스크20: Gray-toned mask
본 발명은 고개구율 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 그레이톤 마스크 공정을 이용하는 것에 의해 스페이서 산포 공정을 생략시킬 수 있는 고개구율 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high-aperture-ratio liquid crystal display device, and more particularly, to a method of manufacturing a high-aperture-ratio liquid crystal display device capable of omitting a spacer scattering process by using a gray-tone mask process.
액정표시장치는 CRT(Cathod-ray tube)를 대신하여 개발되어져 왔다. 특히, 박막 트랜지스터 액정표시장치(이하, TFT-LCD)는 CRT에 필적할만한 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였기 때문에, 최근에 들어서는 노트북 PC 및 모니터 시장에서 크게 각광 받고 있다. 이러한 TFT-LCD는 개략적으로 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 구비된 어레이 기판과 컬러필터 및 상대 전극이 구비된 컬러필터 기판이 액정층의 개재하에 합착되어진 구조를 갖는다. The liquid crystal display has been developed in place of a CRT (Cathod-ray tube). Particularly, since a thin film transistor liquid crystal display (hereinafter referred to as a TFT-LCD) realizes high image quality, large size, and coloring comparable to CRTs, it has recently attracted much attention in the notebook PC and monitor market. The TFT-LCD has a structure in which an array substrate having a thin film transistor and a pixel electrode, and a color filter substrate having a color filter and a counter electrode are bonded together under a liquid crystal layer interposed therebetween.
상기 TFT-LCD에 있어서, 고화질의 표시 화면을 얻기 위해서는 화소 전극의 면적에 대한 실제 빛 투과 비율인 개구율의 향상이 우선적이다. 이에, 종래에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 금속으로된 화소 전극을 단위 화소 영역 전체에 걸쳐 배치시키는 탑 ITO 구조가 제안되었다.In the TFT-LCD, in order to obtain a high-quality display screen, the improvement of the aperture ratio, which is the actual light transmission ratio to the area of the pixel electrode, is preferred. Accordingly, a top ITO structure has been proposed in which pixel electrodes made of a transparent metal such as ITO (Indium Tin Oxide) are arranged over the entire unit pixel region.
도 1은 종래 고개구율 LCD의 어레이 기판을 도시한 평면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. FIG. 1 is a plan view showing an array substrate of a high-aperture-ratio LCD according to the related art.
도시된 바와 같이, 게이트 라인(2)과 데이터 라인(6)이 교차 배열되어 단위 화소 영역이 한정되어 있고, 상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(6)의 교차점 부근에는 스위칭 소자로서 TFT(10)가 배치되어 있다. 여기서, 상기 TFT(10)는 게이트 라인(2)으로부터 인출된 게이트 전극(2a), 상기 게이트 전극(2a) 상에 패턴의 형태로 형성되는 반도체층(도시안됨), 상기 데이터 라인(6)으로부터 인출되어 상기 반도체층의 일측과 오버랩되게 배치되는 드레인 전극(6b) 및 상기 반도체층의 타측과 오버랩되게 배치되는 소오스 전극(6a)을 포함한다. As shown in the figure, the unit pixel region is defined by the
계속해서, 저유전상수를 갖는 물질막, 예컨데, 레진막(7)이 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(6)과 TFT(10)를 덮도록 기판(도시안됨)의 전 영역 상에 도포되어 있다. ITO로된 화소전극(8)이 상기 게이트 라인(2)과 데이터 라인(6)에 의해 한정된 화소 영역에는 배치되어 있다. 여기서, 상기 화소전극(8)은 상기 레진막(7)을 관통하여 소오스 전극(6a)과 콘택됨은 물론 데이터 라인(6) 및 게이트 라인(2)과 오버랩되게 단위 화소 영역의 전체에 걸쳐 배치된다. Subsequently, a material film having a low dielectric constant, for example, a
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이, 유리기판(1) 상에 게이트 전극(2a)을 포함한 게이트 라인(도시안됨)이 형성되고, 상기 게이트 전극(2a)을 덮도록 게이트 절연막(3)이 도포된다. 그런다음, 상기 게이트 전극(2a) 상부의 게이트 절연막 부분 상에 패턴의 형태로 a-Si층으로된 반도체층(4)이 형성된다. 이어서, 소오스/드레인용 금속막의 증착 및 패터닝 공정을 통해 소오스/드레인 전극(6a, 6b)을 포함한 데이터 라인(6)이 형성되고, 이 결과로서, TFT(10)가 구성된다. 2, a gate line (not shown) including a
다음으로, 상기 TFT(10)가 형성된 유리기판(1)의 전 영역 상에 레진막(7)이 도포되고, 상기 레진막(7)의 소정 부분을 선택적으로 식각하는 것에 의해 상기 소오스 전극(6a)을 노출시키는 콘택홀이 형성된다. 이어서, 상기 콘택홀을 매립하도 록 상기 레진막(7) 상에 ITO막이 증착되며, 상기 ITO막을 패터닝하는 것에 의해 콘택홀을 통해 소오스 전극(6a)과 콘택되게 화소전극(8)이 형성된다. 이때, 상기 화소전극(8)은 게이트 라인 및 데이터 라인(6)과 오버랩되게 형성된다.Next, a
한편, 상기와 같은 구조의 어레이 기판은 전술한 바와 같이 액정층의 개재하에 컬러필터 및 상대전극이 구비된 컬러필터 기판과 합착되어 고개구율 LCD를 구성하게 되는데, 기판들간의 합착 전, 기판들간의 간격, 즉, 셀 갭(Cell Gap)을 균일하게 유지시키기 위해 스페이서를 산포시키는 것이 일반적이며, 상기 스페이서의 산포 후에 기판들간의 합착 및 액정 주입이 차례로 수행된다.On the other hand, the array substrate having the above structure is bonded to the color filter substrate having the color filter and counter electrode under the liquid crystal layer as described above to form a high aperture ratio LCD. It is common to disperse the spacers to maintain the spacing, that is, the cell gap uniformly. After the scattering of the spacers, adhesion between the substrates and liquid crystal injection are sequentially performed.
여기서, 최근의 LCD는 대면적화 및 고품질화되어가는 추세이며, 특히, LCD가 갖는 특성 가운데 응답속도, 대비비, 시야각, 및 휘도 균일성 등은 액정층의 두께와 밀접한 관련을 갖기 때문에 균일한 셀 갭 유지는 LCD의 화면 품위를 높이는데 매우 중요하다. Among the characteristics of the LCD, the response speed, the contrast ratio, the viewing angle, and the luminance uniformity are closely related to the thickness of the liquid crystal layer. Therefore, the uniformity of the cell gap Maintenance is very important to improve LCD screen quality.
그러나, 셀 갭 유지를 위해 스페이서를 산포하는 종래의 LCD 구조에서는 스페이서의 뭉침 현상이 발생됨은 물론, 단위 화소당 균일한 수의 스페이서 산포가 이루어지지 못함으로써, 균일한 셀 갭 유지가 어려우며, 결국, 양호한 화면 품위를 얻을 수 없는 문제점이 있다. However, in the conventional LCD structure in which the spacers are scattered to maintain the cell gap, not only the spacers are aggregated but also a uniform number of spacers are not dispersed per unit pixel, which makes it difficult to maintain a uniform cell gap, There is a problem that good screen quality can not be obtained.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 균일한 셀 갭 유지가 가능하도록 하는 고개구율 LCD의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a high-aperture-ratio LCD capable of maintaining a uniform cell gap.
또한, 본 발명은 균일한 셀 갭 유지를 통해 화면 품위를 향상시킬 수 있는 고개구율 LCD의 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a high aperture ratio LCD capable of improving screen quality through uniform cell gap maintenance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고개구율 LCD의 제조방법은, 상부에 단위 화소 영역을 한정하도록 게이트 라인과 데이터 라인이 교차 배열되고, 상기 라인들간의 교차부에는 게이트 전극, 반도체층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 TFT가 형성된 투명성 절연 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 전 영역 상에 감광성 레진막을 도포하는 단계; 상기 감광성 레진막을 단위 화소 영역과, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역, 및 TFT의 소오스 전극 상부 영역이 상이한 노광량으로 노광되도록 하는 그레이톤 마스크(gray tone mask)를 사용해서 노광하는 단계; 상기 노광된 감광성 레진막을 현상하여, 화소 영역에 도포된 레진막의 일부 두께를 제거하면서 상기 박막 트랜지스터의 소오스 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하고, 그리고, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에는 레진막으로된 기둥 형상의 스페이서 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레진막 상에 콘택홀을 통하여 박막 트랜지스터의 소오스 전극과 콘택되면서 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 오버랩되게 단위 화소 영역의 전체에 걸쳐 배치되는 ITO 재질의 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high-aperture-ratio LCD, including: forming gate lines and data lines so as to define a unit pixel region thereon, Providing a transparent insulating substrate on which a TFT including a source / drain electrode is formed; Applying a photosensitive resin film over the entire area of the substrate; Exposing the photosensitive resin film to a unit pixel region, a crossing region of a gate line and a data line, and a source electrode upper region of the TFT using a gray tone mask so as to be exposed at different exposure amounts; The exposed photosensitive resin film is developed to form a contact hole exposing a source electrode of the thin film transistor while removing a thickness of a resin film applied to a pixel region, and a resin film is formed at a crossing region of the gate line and the data line Forming a spacer pattern having a columnar shape; And forming a pixel electrode made of ITO, which is disposed over the entirety of the unit pixel region so as to be overlapped with the gate line and the data line, while being in contact with the source electrode of the thin film transistor through the contact hole on the resin film.
본 발명에 의하면, 그레이톤 마스크 공정을 이용해서 스페이서를 형성하기 때문에 균일한 셀 갭 유지가 가능하며, 아울러, 스페이서 산포 공정의 생략시킬 수 있어, 공정 단순화도 얻을 수 있다. According to the present invention, since the spacers are formed using the gray-tone mask process, it is possible to maintain a uniform cell gap, and the spacer scattering process can be omitted, thereby simplifying the process.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 액정표시장치의 어레이 기판을 도시한 평면도이다. 여기서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 나타낸다. 3 is a plan view showing an array substrate of a high aperture ratio liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. Here, the same parts as those in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals.
도시된 바와 같이, 본 발명의 구조는 종래의 그것과 전체적으로는 동일하지만, 게이트 라인(2)과 데이터 라인(6)의 교차부에 스페이서 패턴(7a)이 구비된다. 여기서, 상기 스페이서 패턴(7a)은 그레이톤 마스크(gray tone mask)를 이용한 감광성 레진막(7)의 노광의 결과로 형성된 것이다. 상기 스페이서 패턴(7a)의 제조방법은 이후에서 자세하게 설명하도록 하겠다. As shown in the figure, the structure of the present invention is entirely the same as that of the conventional art, but the
이와 같은 본 발명의 구조에 있어서는, 레진막(7)을 그레이톤 노광하는 것에 의해 스페이서 패턴(7a)이 형성되기 때문에, 후속에서 별도의 스페이서 산포 공정을 수행할 필요는 없다. 또한, 상기 스페이서 패턴(7a)은 게이트 라인(2)과 데이터 라인(6)의 교차부마다 형성되는 것이므로, 각 단위 화소 영역에 대해 균일한 수로 형성되게 되며, 특히, 기판들간의 합착시에 눌림 현상이 발생되지 않으므로, 균일한 셀 갭 유지가 가능하게 된다. In the structure of the present invention as described above, since the
따라서, 기판들간의 합착시에 스페이서의 눌림으로 인한 빛샘, 또는, 배향막의 손상 등의 결함이 발생되는 것이 방지되고, 아울러, 스페이서의 불균일한 산포에 기인하는 셀 갭 유지의 곤란함이 해결되기 때문에 고개구율 LCD의 화면 품위를 향상시킬 수 있으며, 아울러, 별도의 스페이서 산포 공정을 생략시킬 수 있는 것으 로 인해, 제조 비용도 절감할 수 있다. Therefore, it is possible to prevent defects such as damage to the light leakage or alignment film due to the pressing of the spacer when the substrates are bonded together, and to prevent the cell gap from being difficult to maintain due to uneven scattering of the spacer The screen quality of the high aperture ratio LCD can be improved and the manufacturing cost can be reduced because a separate spacer scattering process can be omitted.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 고개구율 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 4A to 4C are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of manufacturing a high-aperture-ratio liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리기판과 같은 투명성 절연 기판(1) 상에 게이트 전극(2a)을 포함한 게이트 라인(도시안됨)을 형성하고, 그런다음, 상기 게이트 전극(2a)을 덮도록 게이트 절연막(3)을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 절연막(3) 상에 a-Si층을 형성한 후, 공지의 포토리소그라피 공정으로 이를 패터닝하여 상기 게이트 전극(2a) 상부에 반도체층(4)을 형성한다. 그 다음, 소오스/드레인용 금속막의 증착 및 패터닝을 통해, 상기 반도체층(4)의 일측 및 타측과 각각 소정 부분이 오버랩되게 배치되는 소오스/드레인 전극(6a, 6b)을 형성하고, 동시에, 게이트 라인과 교차 배치되게 데이터 라인(6)을 형성하고, 이 결과로, TFT(10)를 구성한다. First, as shown in FIG. 4A, a gate line (not shown) including a
이어서, 상기 결과물 상에 저유전상수를 갖는 유기절연막, 예컨데, 감광성을 갖는 폴리이미드막, 레진막 및 비씨비(BCB:Benzo Cyclo Butyne)막 중에서 선택되는 어느 하나, 바람직하게, 레진막(7)을 도포한다. 이때, 상기 레진막(7)은 종래의 그것 보다는 더 두껍게, 예컨데, 셀 갭을 고려하여 7㎛ 이상의 두께로 도포한다. The
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 그레이톤 노광 공정을 이용하여 상기 레진막(7)을 노광한다. 상기 그레이톤 노광 공정은 소망하는 영역에 1.5㎛ 이하의 간격으로 슬릿(slit)들을 구비시키는 것에 의해 이 영역을 투과하는 광량이 상대적으로 작게 되도록 만드는 그레이톤 마스크(20)를 이용하여 노광하는 방식이다. 본 발명에 있어서, 상기 그레이톤 마스크(20)는 TFT(10)의 소오스 전극(6a) 상부 부분은 완전 노출되도록, 게이트 라인과 데이터 라인(6)의 교차부는 차폐되도록, 그리고, 화소 영역에서는 1.5㎛ 이하 간격의 슬릿들이 배치되도록 설계된다. Next, as shown in FIG. 4B, the
이어서, 상기 노광된 레진막을 현상함으로써, 도 4c에 도시된 바와 같이, 스페이서 패턴(7a)을 갖는 레진막(7)을 형성한다. 이때, 화소영역에 도포된 레진막 부분은 그의 일부 두께가 제거되어 종래의 그것과 유사한 두께를 갖게 되며, 또한, TFT(10)의 소오스 전극(6a) 상부의 레진막 부분이 제거되어 상기 소오스 전극(6a)을 노출시키는 콘택홀이 형성된다. 특히, 게이트 라인과 데이터 라인(6)의 교차부에는 레진막된 스페이서 패턴(7a)이 형성된다. 상기 스페이서 패턴(7a)은 4㎛ 이상, 바람직하게, 4∼6㎛ 정도의 높이로 형성함이 바람직하다. Subsequently, the exposed resin film is developed to form a
그 다음, 상기 콘택홀을 매립하도록 상기 레진막(7) 상에 ITO막을 증착한 상태에서, 상기 ITO막을 패터닝하여 콘택홀을 통해 소오스 전극(6a)과 콘택되면서 게이트 라인 및 데이터 라인(6)의 일부분과 오버랩되게 화소 전극(8)을 형성한다. Then, the ITO film is patterned to deposit the ITO film on the
이후, 도시하지는 않았으나, 공지의 후속 공정을 수행하여 어레이 기판을 완성한 후, 상기 어레이 기판을 제작 완료된 컬러필터 기판과 합착시키고, 그리고나서, 기판들 사이 공간에 액정을 주입함으로써, 고개구율 LCD를 완성한다. Thereafter, although not shown, after completing the array substrate by performing a known subsequent process, the array substrate is bonded to the completed color filter substrate, and then the liquid crystal is injected into the space between the substrates to complete the high aperture LCD do.
여기서, 전술한 바와 같이, 기판들 사이에는 레진막으로된 스페이서 패턴이 존재하며, 이러한 스페이서 패턴은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부마다 존재하므로, 상기 기판들간의 균일한 간격 유지가 가능하게 되며, 특히, 기판들간의 합착 후에 별도의 스페이서 산포 공정이 필요치 않다. Here, as described above, there is a spacer pattern made of a resin film between the substrates. Since such a spacer pattern exists at each intersection of the gate line and the data line, it is possible to maintain a uniform spacing between the substrates, Particularly, there is no need for a separate spacer spreading process after adhesion between the substrates.
이상에서와 같이, 본 발명은 탑 ITO 구조를 얻기 위해 형성시키는 레진막을 노광하여 스페이서 패턴을 형성하기 때문에, 별도의 스페이서가 산포되는 종래의 구조와 비교해서 균일한 셀 갭 유지가 가능하며,따라서, LCD의 화면 품위를 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention exposes a resin film formed to obtain a top ITO structure to form a spacer pattern, so that it is possible to maintain a uniform cell gap as compared with the conventional structure in which a separate spacer is scattered, The quality of the LCD screen can be improved.
또한, 그레이톤 노광 기술을 이용해서 스페이서를 형성하기 때문에 별도의 스페이서 산포 공정을 생략시킬 수 있으며, 따라서, 공정 단순화는 물론, 제조 비용을 절감시킬 수 있다. In addition, since the spacers are formed using the gray-tone exposure technique, a separate spacer scattering step can be omitted, thus simplifying the process and reducing the manufacturing cost.
기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
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