KR101004546B1 - Liquid crystal display and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 셀갭을 일정하게 유지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법이 개시된다.
본 발명의 액정표시장치는, 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터가 쿼드 타입으로 배열되는 컬러필터 기판과 각 컬러필터들에 대응되는 제1 내지 제4 화소전극이 형성되어 구비되는 어레이 기판 사이의 셀갭을 일정하게 유지하기 위해 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터에 대응되는 어레이기판의 제1 내지 제3 화소전극의 하부에 위치하는 게이트절연막 및 보호막을 제거한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 어레이기판의 제조 공정 중에 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극의 하부에 위치하는 게이트절연막 및 보호막을 제거함으로써, 셀갭을 일정하게 유지할 수 있어 화질이 향상될 수 있다.
액정표시장치, 셀갭, 쿼드 타입, 평탄화막
Disclosed are a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can maintain a constant cell gap between a color filter substrate and an array substrate.
In the liquid crystal display of the present invention, a color filter substrate in which a red color filter, a green color filter, a blue color filter, and a white color filter are arranged in a quad type, and first to fourth pixel electrodes corresponding to the respective color filters are formed. In order to maintain a constant cell gap between the array substrates provided, the gate insulating layer and the protective layer positioned under the first to third pixel electrodes of the array substrate corresponding to the red color filter, the green color filter, and the blue color filter are removed.
Therefore, according to the present invention, the cell gap is fixed by removing the gate insulating film and the protective film positioned below the first to third pixel electrodes corresponding to the red color filter, the green color filter, and the blue color filter during the manufacturing process of the array substrate. Can be maintained to improve image quality.
LCD, Cell Gap, Quad Type, Flattening Film
Description
도 1은 종래의 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 일 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a conventional quad type liquid crystal display device.
도 2는 도 1에 도시된 컬러필터를 나타낸 평면도. FIG. 2 is a plan view illustrating the color filter shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 도1에 도시된 어레이기판을 나타낸 평면도.3 is a plan view showing the array substrate shown in FIG.
도 4는 도 1은 종래의 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 다른 단면도.4 is another cross-sectional view showing a conventional quad type liquid crystal display device.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating a quad type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드 타입 액정표시장치에서 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 어레이기판 제조 공정을 나타낸 도면.6A to 6G illustrate an array substrate manufacturing process for maintaining a constant cell gap in a quad type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view illustrating a quad type liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭><Name of the code for the main part of the drawing>
10 : 어레이 기판 13 : 게이트절연막10
19a, 19d : 화소전극 30 : 액정층19a, 19d: pixel electrode 30: liquid crystal layer
40 : 컬러필터 기판 44, 45 : 컬러필터
40:
47 : 평탄화막
47: planarization film
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 셀갭을 일정하게 유지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 액정표시장치는 한 쌍의 투광성 유리기판 사이에 액정분자를 배향하여 개재시킨 것으로, 액정분자의 배향상태를 전기적으로 제어하여 광이 투광 또는 차단됨에 따라 화상이 표시되게 된다.In general, a liquid crystal display device includes liquid crystal molecules oriented between a pair of translucent glass substrates, and electrically controls the alignment state of the liquid crystal molecules to display an image as light is transmitted or blocked.
즉, 액정표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 어레이기판과, 상기 화소들에 각각 대응되게 형성된 컬러필터를 구비한 컬러필터 기판과, 어레이기판과 컬러필터 기판 사이에 주입된 액정들로 이루어지는 액정층을 구비한다.That is, a liquid crystal display device includes an array substrate in which pixels are arranged in a matrix, a color filter substrate having a color filter formed to correspond to the pixels, and a liquid crystal formed between liquid crystals injected between the array substrate and the color filter substrate. With layers.
통상적으로, 컬러필터는 스트라이프형(stripe type)으로 상기 컬러필터 기판 상에 배열되도록 형성된다. 이러한 스트라이프형 컬러필터(color filter)는 R(적색) 컬러필터, G(녹색) 컬러필터, B(청색) 컬러필터가 순차적으로 배열되는 형태를 취하게 되고, 광이 R, G, B 컬러필터를 투과하면서 산출되는 적색, 녹색, 청색의 혼합에 의해 소정의 화상이 구현되게 된다.Typically, color filters are formed to be arranged on the color filter substrate in a stripe type. Such a stripe-type color filter (R) color filter, G (green) color filter, B (blue) color filter is arranged in sequence, the light is R, G, B color filter A predetermined image is realized by mixing red, green, and blue that are calculated while transmitting the light.
하지만, 이와 같은 스트라이프형 컬러필터만을 이용하여 백색(white color) 을 구현하는 데에는 한계가 있다. 즉, R, G, B 컬러필터의 조합으로 백색이 구현될 수는 있지만, 휘도가 상대적으로 저하되게 되어 실제적인 백색은 표시되기가 용이하지 않게 된다. However, there is a limit in implementing white color using only such a stripe-type color filter. That is, although white may be realized by a combination of R, G, and B color filters, luminance is relatively lowered, so that actual white may not be easily displayed.
이러한 단점을 보완하기 위해 제시된 것이 쿼드 타입(quad type) 컬러필터 구조이다. 이와 같은 쿼드 타입 컬러필터에서는 R, G, B 컬러필터에 외에 추가로 W(백색) 컬러필터를 더 포함되게 된다. 실질적으로는, W 컬러필터는 존재하지 않으며, 단지 W 컬러필터에 해당되는 공간을 그대로 빈(empty) 여백으로 남겨두게 되어, 광(백색)이 그대로 빈 공간을 투과할 수 있게 된다.The quad type color filter structure is proposed to compensate for this drawback. The quad type color filter further includes a W (white) color filter in addition to the R, G, and B color filters. Practically, there is no W color filter, and only the space corresponding to the W color filter is left as an empty margin, so that light (white) can pass through the empty space as it is.
도 1은 종래의 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 일 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 컬러필터를 나타낸 평면도이다. 도 3은 도1에 도시된 어레이기판을 나타낸 평면도이다. 여기서, 도 1의 액정표시장치는 도 2의 컬러필터 기판의 A-A'라인에 따른 단면도로 도시되었다. 1 is a cross-sectional view illustrating a conventional quad type liquid crystal display device. FIG. 2 is a plan view illustrating the color filter illustrated in FIG. 1. 3 is a plan view illustrating the array substrate illustrated in FIG. 1. 1 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the color filter substrate of FIG. 2.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 쿼드 타입 액정표시장치는 컬러필터 기판(140), 어레이 기판(100) 및 액정층(130)을 구비한다.1 to 3, the conventional quad type liquid crystal display device includes a
상기 컬러필터 기판(140)은 투명한 유기기판(141) 상에 일정간격을 두고 블랙매트릭스(black matrix)(142)가 형성되고, 상기 블랙매트릭스(142) 사이로 R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148)가 인접되도록 형성된다. 이때, R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148) 각각은 정사각형으로 이루어지게 됨에 따라, R, G, B, W 컬러필터 전체도 정사각형으로 이루어지게 된다. 즉, R 컬러필터(144)가 형성되고, 상기 R 컬러필터(144)에 인접하여 G 컬러필터(145)가 형성되고, 상기 G 컬러필 터(145)에 인접하여 B 컬러필터(146)가 형성되며, 상기 R 컬러필터(144) 및 상기 B 컬러필터(146)에 인접하여 W 컬러필터(148)가 형성된다.The
이때, 상기 R, G, B 컬러필터(144 내지 146)는 각각 일정 두께(예컨대, R, G, B 컬러필터의 두께)를 갖는 R, G, B 색안료(color resin)를 도포하여 형성되는데 반해, W 컬러필터(148)는 색안료를 사용하지 않고 그대로 비어둠으로써 형성되게 된다.At this time, the R, G,
한편, 상기 어레이 기판(100)은 데이터라인(data line)(111a)과 게이트라인(gate line)(102a)의 교차에 의해 각 화소영역(pixel area)이 정의되고 그 교차부에 박막트랜지스터(TFT : Thin Transistor Film)(118)가 형성되어 있으며, 상기 데이터라인(111a)과 상기 게이트라인(102a)에 의해 정의된 화소영역에 상기 박막트랜지스터(118)에 접속된 화소전극(pixel electrode)(117a 내지 117d)이 매트릭스 형태로 배치된다. 따라서, 각 화소전극(117a 내지 117d)은 상기 컬러필터 기판(140) 상에 구비된 R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148)에 대응되게 된다. 예를 들어, 제1 화소전극(117a)은 R 컬러필터(144)에 대응되고, 제2 화소전극(117b)은 G 컬러필터(145)에 대응되고, 제3 컬러필터(117c)는 B 컬러필터(146)에 대응되며, 제4 컬러필터(117d)는 W 컬러필터(148)에 각각 대응될 수 있다.In the
상기 박막트랜지스터(118)는 게이트라인(102a)에 접속된 게이트전극(102b)과 데이터라인(111a)에 접속된 소스전극(source electrode)(111b) 및 상기 화소전극(117a 내지 117d)에 접속된 드레인전극(drain electrode)(111c)을 포함한 다.The
상기 게이트라인(102a)은 화소전극(117a 내지 117d)의 횡 방향에 대하여 평행하게 배치되어 있고, 상기 데이터라인(111a)이 게이트라인(102a)과 수직으로 배치되어 있다.The
게이트라인(102a)과 데이터라인(111a)의 교차부에 인접된 상기 게이트전극(gate electrode)(102b) 위에는 채널의 형태로 액티브층(active layer)(110)이 형성되어 있고, 데이터라인(111a)으로부터 인출되어진 소스전극(111b)과 상기 데이터라인(111a) 형성 시에 함께 형성된 드레인전극(111c)이 상기 액티브층(110)과 소정 부분 오버랩(overlap)되도록 대치되어 박막트랜지스터(118)를 구성하고 있다.An active layer 110 is formed on the
게이트라인(102a)과 데이터라인(111a)에 의해 정의된 화소영역에는 ITO와 같이 투명한 금속으로 이루어진 화소전극(117a 내지 117d)이 배치되어 있으며, 이때 화소전극(117a 내지 117d)은 콘택홀을 통해 드레인전극(111c)과 접합됨은 물론 데이터라인(111a)과 게이트라인(102a)으로부터 대략 3∼5 ㎛ 정도의 간격을 두고 화소영역 전체에 걸쳐 배치되어 있다.In the pixel region defined by the
상기 데이터라인(111a)은 데이터신호를 소스전극(111b)으로 공급하게 되고, 게이트라인(102a)은 데이터라인(111a)과 교차되도록 형성되어 게이트신호를 게이트전극(102b)으로 공급하게 된다. 이때, 게이트라인(102a)에서 공급되는 게이트신호는 게이트전극(102b)에 인가되어 데이터신호가 드레인전극(111c)으로 공급 되도록 한다. 즉, 게이트전극(102b)은 게이트신호에 대응하여 데이터신호를 스위칭(switching)하게 된다.The
이러한 과정에 의해서 드레인전극(111c)에 공급된 데이터 신호는 화소전극(117a 내지 117d)에 인가되어 광의 투과량을 조절하게 된다.In this manner, the data signal supplied to the
이하에서 박막트랜지스터의 구조를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the structure of the thin film transistor will be described in more detail.
상기 박막트랜지스터(118)는 투명한 유리기판(101)의 상부에 형성되어 게이트신호가 인가되는 게이트전극(102b)과, 게이트신호에 대응하여 데이터신호를 공급하도록 마련된 액티브층(110)과, 액티브층(110)과 게이트전극(102b)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트절연막(gate insulator)(103)과, 액티브층(110)의 양쪽 측면 상부에 형성되어 데이터신호를 화소전극(117a 내지 117d)으로 인가하는 소스전극(111b) 및 드레인전극(111c)과, 소스전극(111b)과 드레인전극(111c)을 보호하기 위해 형성된 보호막(113)과, 드레인전극(111c)과 연결된 화소전극(117a 내지 117d)으로 구성되어 있다. 이때, 상기 소스전극(111b) 및 드레인전극(111c)은 상기 데이터라인(111a)이 형성될 때 동시에 형성되게 된다. 여기서, 상기 보호막(113)으로는 유기막 재질이나 무기막 재질이 이용될 수 있다. 이때, 일반적으로, 보호막(113)의 두께를 얇게 형성할 때에는 무기막 재질이 이용되고, 두께를 두껍게 형성할 때에는 유기막 재질이 이용되게 된다. 즉, 무기막 재질로 보호막(113)의 두께를 두껍게 형성하게 되면, 스트레스에 의해 유리기판(101)이 깨질 염려가 있기 때문에, 무기막 재질은 보호막(113)의 두께를 얇게 형성할 때 이용되게 된다. The
그리고, 상기 액티브층(110)은 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도 체층(105)과, 반도체층(105)의 양쪽 측면의 상단에 인(P)과 같은 불순물이 도핑된 n+ 비정질 실리콘(n+ a-Si)을 증착하여 형성된 오믹접촉층(ohmic contact layer)(107)으로 구성된다. The active layer 110 is a semiconductor layer 105 formed by depositing amorphous silicon (a-Si) and n + amorphous doped with impurities such as phosphorus (P) on both sides of the semiconductor layer 105. It is composed of an
상기와 같이 구성된 쿼드 타입 액정표시장치에서 R, G, B 컬러필터(144 내지 146)는 R, G, B 컬러필터의 두께를 갖도록 색안료를 도포하여 형성되는데 반해, W 컬러필터(148)는 색안료를 사용하지 않고 그대로 비어둠으로써 형성되게 된다.In the quad type liquid crystal display device configured as described above, the R, G, and
따라서, R, G, B 컬러필터(144 내지 146)와 W 컬러필터(148) 사이에는 R, G, B 컬러필터 두께만큼의 단차(d1)가 발생하게 된다. 이때, 통상적으로 상기 단차(d1)는 대략 1~3㎛ 정도를 갖는다.Accordingly, a step d1 equal to the thickness of the R, G, and B color filters is generated between the R, G, and
이에 반해, 어레이기판(100)에서 상기 R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148)에 대응되는 화소영역에는 화소전극(117a 내지 117d), 보호막(113) 및 게이트절연막(103)이 균일한 두께를 가지고 형성된다. 따라서, 어레이 기판(100) 상에는 단차가 발생되지 않는다.In contrast, in the pixel region corresponding to the R, G, B, and
그러므로, 어레이 기판(100)에서는 단차가 발생되지 않는데 반해, 컬러필터 기판(140)의 R, G, B 컬러필터(144 내지 146)와 W 컬러필터(148) 사이에는 단차(d1)가 발생되게 됨에 따라, 셀갭에 차이가 발생되게 된다. 즉, W 컬러필터(148)와 이에 대응되는 제4 화소전극(117d) 사이의 셀갭(W2)이 R, G, B 컬러필터(144 내지 146)와 이에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(117a 내지 117c) 사이의 셀갭(W1)보다 더 크게 되어 화소별로 셀갭이 달라져 화소에 인가되는 전압에 따른 투과율 특성이 달라지게 된다..
Therefore, a step is not generated in the
이와 같이 셀갭이 일정하게 유지되지 않게 됨에 따라 화상이 표시될 때, R, G, B 컬러필터(144 내지 146)와 W 컬러필터(148) 사이에 발생하는 투과율 차이는 R, G, B 컬러필터(144 내지 146)와 W 컬러필터(148)가 하나의 화소로 나타나는 특성상 색감 이상을 유발시켜 화질이 저하되는 문제점이 있었다.Thus, when the image is displayed as the cell gap is not kept constant, the transmittance difference occurring between the R, G, and
이에 따라, R, G, B 컬러필터(144 내지 146)와 W 컬러필터(148)와의 단차(d1)를 줄여주기 위해 R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148) 상에 평탄화막(overcoat layer)(149)을 형성시킨 구조가 도 4와 같이 제시되었다.Accordingly, to reduce the step d1 between the R, G, and
도 4는 도 1은 종래의 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 다른 단면도이다. 4 is another cross-sectional view of a conventional quad type liquid crystal display device.
도 4에 나타낸 바와 같이, 컬러필터 기판(140)에 배열된 R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148) 상부 전체에 걸쳐서 투명한 평탄화막(149)이 형성되게 된다.As shown in FIG. 4, a
즉, 상기 R, G, B, W 컬러필터(144, 145, 146, 148) 상에 평탄화막(149)을 도포하게 되면, R, G, B, W 컬러필터 상에 소정의 두께를 갖는 평탄화막(149)이 형성된다. 이때, 상기 W 컬러필터(148)는 빈공간으로 존재하게 되므로, 평탄화막이 빈공간을 채우게 된다. 따라서, 상기 R, G, B 컬러필터(144, 145, 146) 상에 형성된 평탄화막과 상기 W 컬러필터(148) 상에 형성된 평탄화막 사이에 단차가 발생된다. That is, when the
이에 따라, 상기 R, G, B 컬러필터(144, 145, 146) 상에 형성된 평탄화막과 상기 W 컬러필터(148) 상에 형성된 평탄화막 사이의 단차(d2)는 도 1과 같이 평탄화막을 형성하지 않았을 때의 단차(d1)보다는 훨씬 줄여줄 수 있다. 이때, 상기 단 차(d2)는 대략 수천 Å~1㎛ 정도를 갖는다.Accordingly, the level difference d2 between the planarization film formed on the R, G, and
하지만, 이와 같이 평탄화막을 R, G, B, W 컬러필터 상에 형성하더라도 여전히 소정의 단차(수천 Å~1㎛)가 존재하게 되고, 이에 따라 화소 단위로 셀갭 차이가 존재하게 되므로(W3≠W4) 화질 저하의 발생 가능성이 존재하게 된다.
However, even if the planarization film is formed on the R, G, B, and W color filters in this way, a predetermined step (thousands of micrometers to 1 μm) still exists, and accordingly, a cell gap difference exists in units of pixels (W3 ≠ W4). ) There is a possibility of occurrence of deterioration in image quality.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, R, G, B 컬러필터에 대응되는 각 화소영역의 구조를 변경하여 셀갭이 일정하게 유지되도록 하여 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the liquid crystal display which can improve the image quality by changing the structure of each pixel area corresponding to the R, G, B color filters to maintain a constant cell gap It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따르면, 액정표시장치는, 컬러필터 기판, 어레이 기판 및 액정층으로 이루어지고, 상기 컬러필터 기판은 블랙매트릭스가 형성된 제1 유리기판 상에 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터가 쿼드 타입으로 인접 배열되는 컬러필터를 구비하고, 상기 어레이 기판은, 게이트절연막 및 보호막이 형성된 제2 유리 기판 상에 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터에 각각 대응되도록 형성된 제1 내지 제4 화소전극; 상기 화소전극에 접속된 박막트랜지스터; 및 상기 박막트랜지스터에 접속되어 제1 방향과 제2 방향으로 수직 교차되도록 배열되는 게이트라인 및 데이터라인을 포함하여 구성되고, 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터와 상기 백색 컬러필터 사이의 단차를 보상하기 위해 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터에 각각 대응되는 상기 제1 내지 제3 화소전극의 하부에 위치하는 상기 게이트절연막 및 보호막이 제거된 것을 특징으로 한다.According to a first preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, a liquid crystal display device is composed of a color filter substrate, an array substrate and a liquid crystal layer, the color filter substrate on a first glass substrate formed with a black matrix And a red color filter, a green color filter, a blue color filter, and a white color filter arranged adjacent to each other in a quad type. The array substrate includes: the red color filter on a second glass substrate having a gate insulating film and a protective film; First to fourth pixel electrodes formed to correspond to the green color filter, the blue color filter, and the white color filter, respectively; A thin film transistor connected to the pixel electrode; And a gate line and a data line connected to the thin film transistor so as to vertically intersect in a first direction and a second direction, and between the red color filter, the green color filter, and the blue color filter and the white color filter. The gate insulating layer and the protective layer under the first to third pixel electrodes respectively corresponding to the red color filter, the green color filter, and the blue color filter may be removed to compensate for the step difference.
상기 액정표시장치에 따르면, 상기 컬러필터 기판에는 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터와 상기 백색 컬러필터 사이의 단차를 줄이기 위해 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터 상에 형성되는 평탄화막이 더 구비될 수 있다. According to the liquid crystal display, the color filter substrate includes the red color filter, the green color filter, the blue color filter, and the white color to reduce the step between the red color filter, the green color filter, and the blue color filter and the white color filter. A planarization film formed on the filter may be further provided.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따르면, 컬러필터 기판, 어레이 기판 및 액정층으로 이루어지고, 상기 컬러필터 기판에는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터가 쿼드 타입으로 인접 배열되는 컬러필터가 구비되고, 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터와 상기 백색 컬러필터 사이에는 단차가 발생될 때 상기 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판 사이의 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 액정표시장치를 제조하는 방법은, 유리기판 상에 금속막을 증착 및 식각하여 게이트라인, 게이트전극 및 게이트패드를 형성하는 단계; 상기 게이트라인, 게이트전극 및 게이트패드가 형성된 유리기판 상에 게이트절연막을 도포한 후, 이어서 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막을 도포 및 식각하여 액티브층을 형성하는 단계; 상기 액티브층이 형성된 유리기판 상에 소오스/드레인 금속막을 증착 및 식각하여 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 소오스/드레인전극, 데이터라인 및 데이터패드가 형성된 유리기판 상에 보호막을 도포 및 식각하여 상기 드레인전극 상에 콘택홀을 형성하는 한편, 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터에 대응되는 위치의 게이트절연막 및 보호막을 제거하는 단계; 및 상기 보호막이 형성된 유리기판 상에 투명 금속막을 증착 및 식각하여 상기 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 청색 컬러필터 및 백색 컬러필터에 대응되도록 제1 내지 제4 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to a second preferred embodiment of the present invention, a color filter substrate, an array substrate, and a liquid crystal layer are formed, and in the color filter substrate, a red color filter, a green color filter, a blue color filter, and a white color filter are arranged adjacently in a quad type. A color filter is provided, and a liquid crystal display for maintaining a constant cell gap between the color filter substrate and the array substrate when a step occurs between the red color filter, the green color filter, and the blue color filter and the white color filter. A method of manufacturing a device includes depositing and etching a metal film on a glass substrate to form a gate line, a gate electrode, and a gate pad; Forming a active layer by coating a gate insulating film on the glass substrate on which the gate line, the gate electrode, and the gate pad are formed, and then applying and etching an amorphous silicon film and a doped amorphous silicon film; Depositing and etching a source / drain metal layer on the glass substrate on which the active layer is formed to form a source / drain electrode and a data line; Forming a contact hole on the drain electrode by coating and etching a protective film on the glass substrate on which the source / drain electrode, the data line, and the data pad are formed, and corresponding to the red color filter, the green color filter, and the blue color filter. Removing the gate insulating film and the protective film at the position; And depositing and etching a transparent metal layer on the glass substrate on which the passivation layer is formed to form first to fourth pixel electrodes to correspond to the red color filter, the green color filter, the blue color filter, and the white color filter.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a quad type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 쿼드 타입 액정표시장치는 컬러필터 기판(40), 어레이 기판(10) 및 액정층(30)을 구비한다. Referring to FIG. 5, the quad type liquid crystal display device of the present invention includes a
상기 컬러필터 기판(40)은 투명한 유기기판(41) 상에 일정간격을 두고 블랙매트릭스(42)가 형성되고, 상기 블랙매트릭스(42) 사이로 R, G, B, W 컬러필터(44, 45)가 인접되도록 형성된다. 이때, R, G, B, W 컬러필터 (44, 45)각각은 정사각형으로 이루어지게 됨에 따라, R, G, B, W 컬러필터 전체도 정사각형으로 이루어지게 된다. 즉, R 컬러필터(44)가 형성되고, 상기 R 컬러필터(44)에 인접하여 G 컬러필터가 형성되고, 상기 G 컬러필터에 인접하여 B 컬러필터가 형성되며, 상기 R 컬러필터(44) 및 상기 B 컬러필터에 인접하여 W 컬러필터(45)가 형성된다. 여기서, 도 5가 단면도로 표시되어 있기 때문에 G, B 컬러필터는 도시되지 않았지만, G, B 컬러필터도 R 컬러필터와 마찬가지로 일정 두께를 갖게 되므로, 편의상 모두 도면부 호 44로 통합하여 표시하여도 본 발명을 크게 훼손시키지는 않을 것이다. The
이때, 상기 R, G, B 컬러필터(44)는 각각 R, G, B 컬러필터 두께를 갖도록 R, G, B 색안료(color resin)를 도포하여 형성되는데 반해, W 컬러필터(45)는 색안료를 사용하지 않고 그대로 비어둠으로써 형성되게 된다.In this case, the R, G,
따라서, R, G, B 컬러필터(44)와 W 컬러필터(45) 사이에는 R, G, B 컬러필터 두께만큼의 단차(d1)가 발생하게 된다. 이때, 통상적으로 상기 단차(d1)는 대략 1~3㎛ 정도를 갖는다.Therefore, a step d1 equal to the thickness of the R, G, and B color filters occurs between the R, G, and
한편, 상기 어레이 기판(10)은 데이터라인과 게이트라인의 교차에 의해 각 화소영역(pixel area)이 정의되고 그 교차부에 박막트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 데이터라인과 상기 게이트라인에 의해 정의된 화소영역에 상기 박막트랜지스터에 접속된 화소전극(19a, 19d)이 매트릭스 형태로 배치된다. 따라서, 각 화소전극(19a, 19d)은 상기 컬러필터 기판(40) 상에 구비된 R, G, B, W 컬러필터(44, 45)에 대응되는 제1 내지 제4 화소전극으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 화소전극은 도면부호 19a로 표시하고, 제4 화소전극은 도면부호 19d로 표시하기로 한다.In the
상기 박막트랜지스터는 게이트라인에 접속된 게이트전극(12)과 데이터라인에 접속된 소스전극(17b) 및 상기 화소전극(19a, 19d)에 접속된 드레인전극(17c)을 포함한다.The thin film transistor includes a
게이트라인과 데이터라인의 교차부에 인접된 상기 게이트전극(12) 위에는 채널의 형태로 액티브층(16)이 형성되어 있고, 데이터라인으로부터 인출되어진 소스 전극(17b)과 상기 데이터라인 형성 시에 함께 형성된 드레인전극(17c)이 상기 액티브층(16)과 소정 부분 오버랩(overlap)되도록 대치되어 박막트랜지스터를 구성하고 있다.An
게이트라인과 데이터라인에 의해 정의된 화소영역에는 ITO와 같이 투명한 금속으로 이루어진 화소전극(19a, 19d)이 배치되어 있으며, 이때 화소전극(19a, 19d)은 콘택홀을 통해 드레인전극(17c)과 접합됨은 물론 데이터라인과 게이트라인으로부터 대략 3∼5 ㎛ 정도의 간격을 두고 화소영역 전체에 걸쳐 배치되어 있다.In the pixel region defined by the gate line and the data line,
이때, 상기 R 컬러필터(44)에 대응되는 제1 화소전극(19a)은 투명한 유리기판(11) 상에 형성되고, W 컬러필터(45)에 대응되는 제4 화소전극(19d)은 상기 유리기판(11) 상에 형성된 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 상부에 형성되게 된다. 여기서, 상기 보호막(18)은 유기막 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, R, G, B 컬러필터(44)와 W 컬러필터(45) 사이에는 대략 1~3㎛ 정도인 R, G, B 컬러필터 두께만큼의 커다란 단차(d1)가 발생하게 되고, 이와 같은 커다란 단차를 보완하여 주기 위해서는 두껍게 형성될 수 있는 유기막 재질을 이용하여 보호막(18)이 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 R 컬러필터(44)에 대응되는 제1 화소전극(19a) 하부에 형성된 R, G, B 컬러필터 두께만큼의 커다란 단차(d1)와 거의 동일한 폭을 갖는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)을 제거하여 줌으로써, 셀갭을 일정하게 유지하여 줄 수 있다.In this case, the
물론, 도 5에는 도시되지 않았지만, G, B 컬러필터에 대응되는 제2 및 제3 화소전극도 상기 유리기판(11) 상에 형성되게 된다.
Although not shown in FIG. 5, second and third pixel electrodes corresponding to G and B color filters are also formed on the
이에 대한 제조방법은 나중에 상세히 설명하기로 한다.The manufacturing method for this will be described later in detail.
상기 제1 내지 제3 화소전극(19a)은 직접 유리기판(11) 상에 형성되는데 반해, 상기 4 화소전극(19d)은 상기 유리기판(11) 상에 형성된 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 상부에 형성되게 됨으로써, 양자 간에는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)만큼의 단차가 발생하게 된다. 즉, 제1 내지 제3 화소전극(19a)에 비해 상기 제4 화소전극(19d)이 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 두께만큼 더 높게 형성되게 된다.The first to
이때, 상기 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 두께는 상기 R, G, B 컬러필터(44)의 두께와 가능한 한 동일한 것이 바람직하다.At this time, the thickness of the
따라서, 상기 컬러필터 기판(40)에서는 R, G, B 컬러필터(44)가 W 컬러필터(45)에 비해 R, G, B 컬러필터의 두께만큼 더 높게 형성되는데 반해, 상기 어레이 기판(10)에서는 상기 R, G, B 컬러필터(44)에 대응하는 제1 내지 제3 화소전극(19a)은 상기 제4 화소전극(19d)에 비해 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 두께만큼 더 낮게 형성된다. Accordingly, in the
그러므로, 상기 R, G, B 컬러필터(44)와 이에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a) 사이의 셀갭(W1)과 상기 W 컬러필터(45)와 이에 대응되는 제4 화소전극(19d) 사이의 셀갭(W2)은 거의 동일하게 되므로, 일정한 셀갭이 유지되어 화질이 향상될 수 있다.Therefore, the cell gap W1 between the R, G, and
여기서, 미설명 부호 14는 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도체층을 나타내고, 미설명 부호 15는 반도체층의 양쪽 측면의 상단에 인(P)과 같은 불순 물이 도핑된 n+ 비정질 실리콘(n+ a-Si)을 증착하여 형성된 오믹접촉층(ohmic contact layer)을 나타낸다.Here, reference numeral 14 denotes a semiconductor layer formed by depositing amorphous silicon (a-Si), and
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼드 타입 액정표시장치에서 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 어레이기판 제조 공정을 나타낸 도면이다.6A to 6G illustrate an array substrate manufacturing process for maintaining a constant cell gap in a quad type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 투명한 유리기판(11) 상에 Mo/AlNd 금속을 증착하고, 이를 식각하여 게이트라인, 게이트전극(12), 게이트패드를 동시에 형성한다. First, as shown in FIG. 6A, a Mo / AlNd metal is deposited on a
게이트라인, 게이트전극(12), 게이트패드를 형성한 다음, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 유리기판(11)의 전 영역에 걸쳐 게이트절연막(13)을 도포한다.After the gate line, the
그런 다음, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 게이트절연막(13)이 도포된 유리기판(11)의 전 영역에 걸쳐 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막을 순차적으로 도포하고, 이를 식각하여 액티브층(16)을 형성한다.6C, an amorphous silicon film and a doped amorphous silicon film are sequentially applied over the entire area of the
그리고, 도 6d에 나타낸 바와 같이, 상기 액티브층(16)이 형성된 유리기판(11)의 전 영역에 걸쳐 소오스/드레인 금속막을 증착한 다음, 이를 식각하여 소오스/드레인전극(17b, 17c), 데이터라인, 데이터패드를 형성한다. 이후, 소오스/드레인전극을 마스크로 하여 도핑된 비정질 실리콘막을 식각함으로써 박막트랜지스터를 형성한다.As shown in FIG. 6D, a source / drain metal film is deposited over the entire area of the
도 6e에 나타낸 바와 같이, 소오스/드레인전극(17b, 17c), 데이터라인, 데이터패드가 형성된 유리기판(11)의 전 영역에 걸쳐 보호막(18)을 도포한다.As shown in Fig. 6E, the
다음에, 도 6f에 나타낸 바와 같이, 상기 보호막(18)을 식각하여 드레인전극(17c), 게이트패드 및 데이터패드상에 콘택홀(20)을 형성한다. 이에 따라, 상기 게이트패드와 데이터패드는 ITO 금속막에 의해 접촉될 수 있도록 패드 오픈이 되게 된다. 이때, 보호막(18)은 일반적으로 유기막 재질을 이용하여 코팅공정을 통해 형성되므로 스퍼터(sputter)나 CVD를 활용하여 증착되는 무기막 재질에 비해 두껍게 형성되며, 흐름(flow) 특성이 있어 코팅막의 하부 단파를 줄이는 효과가 있다.Next, as shown in FIG. 6F, the
상기 콘택홀(20) 형성과 동시에 컬러필터 기판에 배열된 R, G, B 컬러필터에 대응되는 보호막(18)을 식각하여 제거한다. 또한, 한번 더 식각하여 컬러필터 기판에 배열된 R, G, B 컬러필터에 대응되는 게이트절연막(13)을 제거한다. 이때, W 컬러필터에 대응되는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)은 제거되지 않게 된다. At the same time as the
따라서, 상기 R, G, B 컬러필터에 대응되는 게이트절연막(13)과 보호막(18)은 제거되게 된다. Therefore, the
마지막으로, 도 6g에 나타낸 바와 같이, 소오스/드레인전극(17b, 17c)이 형성된 유리기판(11)의 전 영역에 걸쳐 ITO 금속막을 증착한 다음, 이를 식각하여 상기 R, G, B, W 컬러필터에 대응되는 제1 내지 제4 화소전극(19a, 19d)을 형성한다. 이때, 상기 제1 내지 제4 화소전극(19a, 19d)은 드레인전극(17c) 상에 형성된 콘택홀(20)을 통하여 드레인전극(17c)과 전기적으로 접촉되고, 게이트패드, 데이터패드의 패드 오픈된 영역에는 ITO 금속막으로 된 접촉패드들이 형성되어, 게이트패드 및 데이터패드와 각각 전기적으로 접촉된다.Finally, as shown in FIG. 6G, an ITO metal film is deposited over the entire region of the
이때, 상기 제1 내지 제3 화소전극(19a)은 게이트절연막(13)과 보호막(18)이 제거됨에 따라 상기 유리기판(11) 상에 형성되고, 상기 제4 화소전극(19d)은 게이트절연막(13)과 보호막(18)이 제거되지 않고 그대로 존재하게 됨에 따라 상기 보호막(18) 상에 형성되게 된다.In this case, the first to
이와 같이, 상기 R, G, B 컬러필터에 대응되는 게이트절연막(13, 18) 및 보호막(18)은 제거되는데 반해, 상기 W 컬러필터에 대응되는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)은 제거되지 않게 되므로, 상기 R, G, B, 컬러필터에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a)과 상기 W 컬러필터에 대응되는 제4 화소전극(19d) 사이에는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 두께만큼의 단차 차이가 발생하게 된다.As such, the
이때, 이러한 게이트절연막 및 보호막의 두께는 상기 R, G, B 컬러필터의 두께와 가능한 한 동일한 것이 바람직하다.At this time, the thickness of the gate insulating film and the protective film is preferably the same as the thickness of the R, G, B color filters.
따라서, 컬러필터 기판에서 R, G, B 컬러필터가 W 컬러필터에 비해 R, G, B 컬러필터 두께만큼 더 높게 형성되는 것을, 어레이 기판에서 상기 R, G, B 컬러필터에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a)을 상기 W 컬러필터에 대응되는 제4 화소전극(19d)에 비해 상기 R, G, B 컬러필터와 거의 동일한 두께를 갖는 게이트절연막(13) 및 보호막(18) 두께만큼 더 낮게 형성하게 됨으로써, 셀갭이 보완되게 되고, 결국 컬러필터 기판과 어레이 기판 상의 셀갭이 일정하게 유지되게 되므로 화질이 향상될 수 있다.Accordingly, the first color corresponding to the R, G and B color filters in the array substrate is that the R, G and B color filters are formed higher by the thickness of the R, G and B color filters than the W color filters in the color filter substrate. The thickness of the
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 쿼드 타입 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a quad type liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7의 액정표시장치의 구조는 평탄화막을 제외하고는 도 5의 액정표시장치 의 구조와 동일하다.The structure of the liquid crystal display of FIG. 7 is the same as that of the liquid crystal display of FIG. 5 except for the planarization film.
이미 설명한 바와 같이, 컬러필터 기판(40)에 배열된 R, G, B 컬러필터(44)와 W 컬러필터(45) 사이의 단차(d1)를 줄여주기 위해 상기 R, G, B, W 컬러필터(44, 45)가 배열된 상기 컬러필터 기판(40)의 전 영역에 걸쳐 평탄화막(47)이 형성되게 된다. As already described, the R, G, B, W colors to reduce the step (d1) between the R, G,
즉, 상기 R, G, B, W 컬러필터(44, 45) 상에 평탄화막(47)을 도포하게 되면, R, G, B, W 컬러필터(44, 45) 상에 소정의 두께를 갖는 평탄화막이 형성된다. 이때, 상기 W 컬러필터(45)는 빈공간으로 존재하게 되므로, 평탄화막이 빈공간을 채우게 된다. 따라서, 상기 R, G, B 컬러필터(44) 상에 형성된 평탄화막과 상기 W 컬러필터(45) 상에 형성된 평탄화막 사이에 단차가 발생된다. That is, when the
이에 따라, 상기 R, G, B 컬러필터 상에 형성된 평탄화막과 상기 W 컬러필터 상에 형성된 평탄화막 사이의 단차(d2)는 R, G, B 컬러필터와 W 컬러필터 사이의 단차(d1)보다는 훨씬 줄여줄 수 있다. 이때, 상기 단차(d2)는 대략 수천 Å~1㎛ 정도를 갖는다.Accordingly, the step d2 between the planarization film formed on the R, G, and B color filters and the planarization film formed on the W color filter is a step d1 between the R, G, B color filters, and the W color filter. Can be much less than At this time, the step (d2) has a thickness of about several thousand kPa ~ 1㎛.
이와 더불어, 어레이기판(10)에서 상기 R, G, B 컬러필터(44)에 대응되는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)은 제거시키고, 상기 W 컬러필터(45)에 대응되는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)은 제거시키지 않도록 형성함으로써, 상기 R, G, B, 컬러필터(44)에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a)과 상기 W 컬러필터(45)에 대응되는 제4 화소전극(19d) 간에는 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 두께만큼의 단차가 발생하게 된다. 여기서, 상기 보호막(18)은 무기막 재질을 이용하여 가급적 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 평탄화막(47)이 컬러필터 기판(40)에 형성될 때에는 상기 R, G, B 컬러필터 상에 형성된 평탄화막과 상기 W 컬러필터 상에 형성된 평탄화막 사이의 단차(d2)가 대략 수천 Å~1㎛ 정도로 매우 좁게 되고, 이러한 단차(d2)와 거의 동일하도록 게이트절연막(13) 및 보호막(18)의 두께를 조절해 주어야 하므로, 결국 무기막 재질을 이용하여 보호막(18)의 두께를 가급적 얇게 형성시켜주게 된다.In addition, the
이때, 이러한 게이트절연막 및 보호막의 두께는 상기 평탄화막 사이의 단차와 거의 동일한 것이 바람직하다.At this time, the thickness of the gate insulating film and the protective film is preferably approximately the same as the step between the planarization film.
따라서, 컬러필터 기판(40)에서 R, G, B 컬러필터(44) 상에 형성된 평탄화막과 W 컬러필터(45) 상에 형성된 평탄화막 사이의 단차(d2)를 보상하기 위해 상기 R, G, B 컬러필터(44)에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a) 하부의 게이트절연막(13) 및 보호막(18)을 제거하여 줌으로써, 셀갭이 보완되게 되고, 결국 컬러필터 기판(40)과 어레이 기판(10) 상의 셀갭이 일정하게 유지되게 되므로 화질이 향상될 수 있다.Therefore, in order to compensate the step d2 between the planarization film formed on the R, G, and
다시 말해, 상기 W 컬러필터(45) 상에 형성된 평탄화막보다 단차(d2)만큼 상기 R, G, B 컬러필터(44) 상에 형성된 평탄화막이 더 높게 형성되는 것을 보완하기 위해, 상기 R, G, B 컬러필터(44)에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a)의 하부의 게이트절연막(13) 및 보호층(18)을 제거하여 줌으로써 상기 W 컬러필터(45)에 대응되는 제4 화소전극(19d)보다 상기 게이트절연막 및 보호막만큼 상기 R, G, B 컬러필터(44)에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a)을 더 낮게 형성되도록 한다.
In other words, in order to compensate that the planarization film formed on the R, G, and B color filters 44 is formed higher by a step d2 than the planarization film formed on the
이에 따라, 상기 R, G, B 컬러필터(44)와 이에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극(19a) 사이의 셀갭(W3)과 상기 W 컬러필터(45)와 이에 대응되는 제4 화소전극(19d) 사이의 셀갭(W4)은 거의 동일하게 되므로, 일정한 셀갭이 유지되어 화질이 향상될 수 있다.Accordingly, the cell gap W3 between the R, G, and
결국, 평탄화막이 형성되지 않는 경우에는 게이트절연막 및 보호막의 두께를 R, G, B 컬러필터와 W 컬러필터 사이의 단차와 거의 동일하도록 형성하고, 평탄화막이 형성되는 경우에는 게이트절연막 및 보호막의 두께를 상기 R, G, B 컬러필터 상에 형성된 평탄화막과 상기 W 컬러필터 상에 형성된 평탄화막 사이의 단차와 거의 동일하게 형성함으로써, 어레이기판과 컬러필터 기판 사이의 셀갭을 항상 일정하게 유지할 수 있으므로, 화질이 향상될 수 있다.As a result, when the planarization film is not formed, the thicknesses of the gate insulating film and the protective film are formed to be substantially the same as the level difference between the R, G, and B color filters and the W color filter. Since the gap between the planarization film formed on the R, G, and B color filters and the planarization film formed on the W color filter is almost equal, the cell gap between the array substrate and the color filter substrate can be kept constant. Image quality can be improved.
이상의 설명에서, 평탄화막이 형성되지 않음으로 해서 단차가 크게 발생하는 경우에는 유기막 재질을 이용하여 보호막을 형성하고, 평탄화막이 형성됨으로 해서 단차가 작게 발생하는 경우에는 무기막 재질을 이용하여 보호막을 형성하게 된다. 하지만, 반드시 이와 같이 될 필요는 없다. 즉, 필요에 따라서는 유기막 재질과 무기막 재질을 적절히 조합하여 보호막의 두께를 조절하여 줄 수도 있다.In the above description, when the leveling occurs largely because no flattening film is formed, a protective film is formed using an organic film material, and when the leveling occurs small because the flattening film is formed, a protective film is formed using an inorganic film material. Done. However, it does not necessarily have to be like this. That is, if necessary, the thickness of the protective film may be adjusted by appropriately combining the organic film material and the inorganic film material.
이상에서 설명한 바와 같이, R, G, B 컬러필터에 대응되는 제1 내지 제3 화소전극의 하부에 위치하는 게이트절연막 및 보호막을 제거하여 줌으로써, 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 셀갭을 항상 일정하게 유지하여 화질을 향상시킬 수 있다.As described above, the cell gap between the color filter substrate and the array substrate is constantly maintained by removing the gate insulating layer and the protective layer positioned under the first to third pixel electrodes corresponding to the R, G, and B color filters. To improve the picture quality.
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