KR101023718B1 - Liquid Crystal Display Device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
상,하부기판의 미스얼라인 문제를 해결하고, 개구율을 확보하기에 알맞은 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한, 액정표시장치는 제 1 기판의 화소영역을 제외한 영역상에 형성된 블랙 매트릭스층과; 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 1 기판상에 형성된 제 1 층간절연막과; 상기 제 1 층간절연막상에 종횡으로 형성되어 상기 화소영역을 정의하는 게이트라인 및 데이터라인과; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 드레인전극 상에 콘택홀을 갖고, 상기 제 1 기판상에 형성된 제 2 층간절연막과; 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역상에 형성된 화소전극과; 상기 제 1 기판과 소정 간격을 두고 대향되며, 전면에 공통전극과; 상기 제 1 기판의 배면에, 한 프레임에 대해서 순차적으로 일정한 시간간격으로 점등되는 R, G, B 광원을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 기판 측에 R, G, B 광을 순차적으로 공급하는 백라이트가 구비된 제 2 기판을 포함함을 특징으로 한다. 여기서, 상기 게이트라인과 데이터라인 및 박막 트랜지스터는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 형성된다.In order to solve the misalignment problem of the upper and lower substrates, and to provide a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof suitable for securing the aperture ratio, to achieve the above object, the liquid crystal display device is a pixel area of the first substrate A black matrix layer formed on an area except for; A first interlayer insulating film formed on the first substrate including the black matrix layer; Gate lines and data lines formed vertically and horizontally on the first interlayer insulating film to define the pixel areas; A thin film transistor formed of a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode at an intersection of the gate line and the data line; A second interlayer insulating film having a contact hole on the drain electrode and formed on the first substrate; A pixel electrode formed on the pixel region to contact the drain electrode through the contact hole; A common electrode facing the first substrate at a predetermined interval and on a front surface thereof; The back of the first substrate, including a R, G, B light source that is sequentially turned on at a predetermined time interval for one frame, the backlight for sequentially supplying R, G, B light to the first substrate side It characterized in that it comprises a second substrate provided with. The gate line, the data line, and the thin film transistor are formed on the black matrix layer.
블랙 매트릭스층, 미스얼라인, 개구율Black matrix layer, misalignment, aperture ratio
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view of a general liquid crystal display device
도 2는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도 2 is a schematic cross-sectional view of a general time division type liquid crystal display device.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도 3 is a plan view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'와 Ⅱ-Ⅱ' 선상을 자른 구조 단면도 4 is a cross-sectional view taken along line II ′ and II ′ of FIG. 3.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정 단면도 5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
60 : 하부기판 61 : 블랙 매트릭스층 60: lower substrate 61: black matrix layer
62 : 제 1 층간절연막 51 : 게이트라인 62: first interlayer insulating film 51: gate line
51a : 게이트전극 52 : 게이트절연막51a: gate electrode 52: gate insulating film
53 : 액티브층 53a : 오믹 콘택층 53
54 : 데이터라인 54a : 소오스전극 54:
54b : 드레인전극 54c : 스토리지 하부전극 54b:
55 : 제 2 층간절연막 56 : 콘택홀 55 second interlayer
57 : 화소전극 57a : 스토리지 상부전극
57:
58 : 제 1 배향막 70 : 상부기판 58: first alignment layer 70: upper substrate
71 : 공통전극 72 : 제 2 배향막 71: common electrode 72: second alignment layer
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시분할 칼라(Field-Sequential Color : FSC, 이하 FSC라 명칭함) 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다. CRT (Cathode Ray Tube), one of the commonly used display devices, is mainly used for monitors such as TVs, measuring devices, and information terminal devices.However, due to the weight and size of the CRT itself, Could not respond actively to demands.
따라서 각종 전자제품이 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며, 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로는 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display :LCD), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD : Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Therefore, in the trend of miniaturization and weight reduction of various electronic products, CRT has a certain limit in weight and size, and is expected to replace the liquid crystal display (LCD) and gas using an electro-optic effect. Plasma display panels (PDPs) using discharges and EL display devices (ELDs) using electroluminescent effects have been studied. Among them, researches on liquid crystal displays have been actively conducted.
이와 같이 CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할 을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형 정보 표시장치등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다. In order to replace the CRT, liquid crystal display devices having advantages such as small size, light weight, and low power consumption have been actively developed. Recently, the liquid crystal display device has been developed enough to perform a role as a flat panel display device. In addition, the demand for the liquid crystal display device is continuously increasing as it is used for a monitor and a large information display device of a desktop computer.
액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. The driving principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization property of the liquid crystal. Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.Accordingly, when the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal due to optical anisotropy to express image information.
현재에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 이 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, active matrix LCDs (AM-LCDs) in which a thin film transistor, which is a switching element, and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner, are attracting the most attention due to their excellent resolution and ability to implement video.
이하, 이러한 구동원리에 의해 화면을 구현하는 일반적인 액정표시장치에 관하여 살펴보기로 하겠다. Hereinafter, a general liquid crystal display device implementing a screen based on the driving principle will be described.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a general liquid crystal display.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 일정 공간을 갖고 합착된 투명한 제 1, 제 2 유리기판(1, 10)과, 상기 제 1, 제 2, 유리기판(1, 10) 사이에 충진된 액정층(15)으로 구성된 액정패널과, 상기 제 1 유리기판(1)의 배면에 위치하며 상기 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트(16)로 이루어진다. As shown in FIG. 1, a general liquid crystal display device includes a transparent first and
여기서, TFT 어레이 기판인 제 1 유리 기판(1)에는, 일정 간격을 갖고 일방 향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인(미도시)과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인(미도시)과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극(2)과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터(T)(3)가 형성된다.Here, the
그리고 칼라필터 기판인 제 2 유리 기판(10)상에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(11)과, 특정 파장대의 빛만을 투과하고 나머지 빛은 흡수하는 R(Red),G(Green),B(Blue)셀로 이루어진 칼라 필터층(12)과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극(14)이 형성된다.On the
미설명 부호 13은 오버코트층이다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판(1, 10)은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.The first and
도 1은 편의상, 제 1, 제 2 유리기판(1, 10)에 한 화소영역만을 도시하였다. 1 shows only one pixel area on the first and
그러나, 이러한 구조로 이루어진 일반적인 액정표시장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다. However, the general liquid crystal display device having such a structure has the following problems.
첫째는, 상기 컬러필터의 빛의 투과율은 최대 33% 이하로 이 컬러필터에 도달된 빛의 손실이 크기 때문에, 휘도를 높이기 위해서 백 라이트를 밝게 해야하므로 소비전력이 커진다는 점이다. First, since the light transmittance of the color filter is 33% or less at a maximum, the loss of light reaching the color filter is large, so that the backlight needs to be brightened to increase the brightness, thereby increasing the power consumption.
둘째는, 이러한 컬러필터는 액정표시장치의 다른 재료에 비해 매우 고가라서, 액정표시장치의 제조비용을 상승시키는 요소가 되고 있다. Second, such a color filter is very expensive compared to other materials of the liquid crystal display device, thus increasing the manufacturing cost of the liquid crystal display device.
이러한 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위하여, 제안된 것이 컬러필터 없이 풀-컬러(full-color)를 구현할 수 있는 시분할 방식의 액정표시장치이다. In order to solve the problem of the liquid crystal display device, a proposed time-division liquid crystal display device capable of realizing full-color without a color filter is proposed.
일반적인 액정표시장치의 백라이트는 항상 켜져있는 상태에서 백색광을 액정패널에 공급하는 방식이지만, 시분할 방식 액정표시장치는 한 프레임에 대해서 R,G,B 백라이트 유닛의 R,G,B 광원을 순차적으로 일정한 시간간격으로 점등하여 컬러영상을 표시하는 방식이다. In general, a backlight of a liquid crystal display device supplies a white light to a liquid crystal panel while it is always turned on, but a time division type liquid crystal display device sequentially fixes the R, G, and B light sources of R, G, and B backlight units for one frame. It is a method of displaying color image by lighting at time interval.
이러한 시분할 방식은 1960년경에 소개된 기술이지만, 고속의 응답속도를 가지는 액정모드와 이러한 액정의 응답속도에 부응하는 광원에 대한 기술이 뒤따라야 하기 때문에 실현되기 어려웠다. This time-division method was introduced in about 1960, but it was difficult to realize because the technology for a liquid crystal mode having a high response speed and a light source corresponding to the response speed of the liquid crystal must be followed.
그러나, 최근에는 액정표시장치 기술의 놀라운 발전으로 고속의 응답속도 특성을 띠는 강유전성 액정(FLC ; Ferroelectric Liquid Crystal), OCB(Optical Compensated Bend) 또는 TN(Twisted Nematic) 액정모드와 고속 점등이 가능한 R,G,B 백라이트를 이용한 시분할 방식 액정표시장치가 제안되고 있다. In recent years, however, due to the remarkable development of liquid crystal display technology, Ferroelectric Liquid Crystal (FLC), Optical Compensated Bend (OCB), or Twisted Nematic (TN) liquid crystal mode, which has high-speed response characteristics, and R which enables high-speed lighting A time division type liquid crystal display using a G, B backlight has been proposed.
특히, 이 시분할 방식 액정표시장치용 액정모드로는 OCB모드를 주로 이용하는데, OCB 셀(cell)은 상, 하부기판의 마주보는 면에 동일한 방향으로 러빙처리를 한 후, 일정한 전압을 인가하여 밴드(bend)구조를 형성하는 것으로, 전압 인가시 액정분자가 빠르게 움직이게 되어 액정이 재배열하는데 걸리는 시간, 즉 응답시간이 대략 5msec이내로 아주 빠르게 된다. 따라서, 상기 OCB 모드의 액정셀은 고속 응답특성으로 화면에 잔상을 거의 남기지 않아 시분할 방식 액정표시장치에 매우 적합하다. In particular, the OCB mode is mainly used as the liquid crystal mode for the time division type liquid crystal display device. The OCB cell is subjected to a rubbing treatment in the same direction on opposite sides of the upper and lower substrates, and then a constant voltage is applied to the band. By forming a (bend) structure, the liquid crystal molecules move rapidly when voltage is applied, and the time taken for the liquid crystal to be rearranged, that is, the response time is very fast within approximately 5 msec. Therefore, the liquid crystal cell of the OCB mode is very suitable for a time division type liquid crystal display device because it has almost no afterimage on the screen due to its fast response characteristic.
도 2는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다. 2 is a schematic cross-sectional view of a general time division type liquid crystal display device.
도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 시분할 방식 액정표시장치는 상부기판(20)과 어레이 기판인 하부기판(25)과, 상, 하부기판(20,25) 사이에 충진된 액정층(28)과, 상, 하부기판(20,25)과 액정층(28)으로 구성되는 액정패널에 빛을 공급하는 R,G,B 3색 백라이트(29)로 이루어져 있다. As shown in FIG. 2, a general time division type liquid crystal display device includes an
상기 상, 하부기판(20,25)의 상기 액정층(28)과 마주보는 면에는 이 액정층(28)에 전압을 인가하는 전극역할을 하도록 각각 공통전극(22)과 화소전극(26)이 형성되어 있다. On the surface facing the
이 상부기판(20)과 공통전극(22) 사이에는, 상기 하부기판(25)의 화소전극(26)을 제외한 영역에서의 빛을 차단하는 블랙 매트릭스(21)가 형성되어 있다. A
상기 하부기판(25) 상에는 화소전극(26)과 전기적으로 연결되어 있는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)(27)가 상부기판(20)의 블랙 매트릭스(21)와 대응되는 위치에 형성되어 있다. On the
이 박막 트랜지스터(T)(27)는 미도시한 게이트 전극과 소오스, 드레인 전극으로 이루어진다. The thin film transistor (T) 27 is composed of a gate electrode, a source, and a drain electrode, not shown.
미설명 부호 '19'는 오버코트층이다. Reference numeral '19' is an overcoat layer.
도 2는 편의상, 상, 하부기판(20, 25)에 한 화소영역만을 도시하였다.
2 illustrates only one pixel area on the upper and
상기와 같은 시분할 방식 액정표시장치가 일반적인 액정표시장치와 가장 구별되는 특징은, 컬러필터가 필요없다는 점과, 백 라이트 유닛의 R,G,B 광원을 별개로 점등시키는 구조라는 점이다. The above-mentioned time division type liquid crystal display device is distinguished from the general liquid crystal display device by the fact that it does not need a color filter and the structure which turns on the R, G, B light source of a backlight unit separately.
그러나, 상기 구성을 갖는 종래의 FSC 액정표시장치는, 박막 트랜지스터 어레이 공정과, 블랙 매트릭스층(21) 형성 공정을 상기 하부기판(20)과 상부기판(20)상에 독립적으로 실시한 후에 합착된 것이므로, 합착 마진 및 얼라인 마진을 고려하여 상부기판(20)상에는 블랙 매트릭스층이 넓게 형성되어 있어야 한다. However, the conventional FSC liquid crystal display device having the above structure is bonded after the thin film transistor array process and the
이와 같이 상부기판(20)상에 블랙 매트릭스층(21)이 넓게 형성되어 있으면, 개구율이 감소하게 되는 문제가 발생된다. As described above, when the
또한, 상부기판(20)상에 형성된 블랙 매트릭스층(21)은 반사율이 크기 때문에 강한 외부광이 들어올 경우에는 시인성이 떨어지는 문제가 있다. In addition, since the
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상,하부기판의 미스얼라인 문제를 해결하고, 개구율을 확보하기에 알맞은 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which are suitable for solving the misalignment problem of the upper and lower substrates and securing the aperture ratio.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 액정표시장치는 제 1 기판의 화소영역을 제외한 영역상에 형성된 블랙 매트릭스층과; 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 1 기판상에 형성된 제 1 층간절연막과; 상기 제 1 층간절연막상에 종횡으로 형성되어 상기 화소영역을 정의하는 게이트라인 및 데이터라인과; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차 부위에 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극으로 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 드레인전극 상에 콘택홀을 갖고, 상기 제 1 기판상에 형성된 제 2 층간절연막과; 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역상에 형성된 화소전극과; 상기 제 1 기판과 소정 간격을 두고 대향되며, 전면에 공통전극과; 상기 제 1 기판의 배면에, 한 프레임에 대해서 순차적으로 일정한 시간간격으로 점등되는 R, G, B 광원을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 기판 측에 R, G, B 광을 순차적으로 공급하는 백라이트가 구비된 제 2 기판을 포함함을 특징으로 한다. 여기서, 상기 게이트라인과 데이터라인 및 박막 트랜지스터는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 형성된다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention comprises a black matrix layer formed on a region other than the pixel region of the first substrate; A first interlayer insulating film formed on the first substrate including the black matrix layer; Gate lines and data lines formed vertically and horizontally on the first interlayer insulating film to define the pixel areas; A thin film transistor formed of a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode at an intersection of the gate line and the data line; A second interlayer insulating film having a contact hole on the drain electrode and formed on the first substrate; A pixel electrode formed on the pixel region to contact the drain electrode through the contact hole; A common electrode facing the first substrate at a predetermined interval and on a front surface thereof; The back of the first substrate, including a R, G, B light source that is sequentially turned on at a predetermined time interval for one frame, the backlight for sequentially supplying R, G, B light to the first substrate side It characterized in that it comprises a second substrate provided with. The gate line, the data line, and the thin film transistor are formed on the black matrix layer.
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상기 블랙 매트릭스층은 몰리브덴(Mo)으로 구성됨을 특징으로 한다. The black matrix layer is characterized in that composed of molybdenum (Mo).
이전단 게이트라인 상부에 스토리지 하부전극이 더 형성됨을 특징으로 한다. The storage lower electrode is further formed on the previous gate line.
상기 화소전극에서 연장되어 상기 스토리지 하부전극 상부에 오버랩 되도록 스토리지 상부전극이 더 형성됨을 특징으로 한다. The storage upper electrode may be further formed to extend from the pixel electrode to overlap the upper storage lower electrode.
상기 데이터라인과 상기 스토리지 하부전극은 동일층에 형성됨을 특징으로 한다. The data line and the storage lower electrode may be formed on the same layer.
상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 제 1 기판의 화소영역을 제외한 영역상에 블랙 매트릭스층을 형성하는 단계; 상기 블랙 매트릭스층을 포함한 상기 제 1 기판상에 제 1 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 층간절연막상에 게이트전극을 구비한 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 게이트라인을 포함한 상기 제 1 기판상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트전극 상부에 액티브층을 형성하는 단계; 상기 게이트라인과 교차 배치되어 상기 화소영역을 정의하도록 데이터라인과 소오스전극과 드레인전극을 형성하는 단계; 상기 드레인전극상에 콘택홀을 갖도록 제 2 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 콘택되도록 상기 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계; 제 2 기판 전면에 공통전극을 형성하는 단계; 일정 간격을 갖고 대향되도록 상기 제 1, 제 2 기판을 합착하는 단계; 및 한 프레임에 대해서 순차적으로 일정한 시간간격으로 점등되는 R, G, B 광원을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 기판 측에 R, G, B 광을 순차적으로 공급하는 백라이트를, 상기 제 1 기판의 배면에 장착하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 여기서, 상기 게이트라인과 데이터라인 및 박막 트랜지스터는 상기 블랙 매트릭스층 상부에 형성한다.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 black matrix layer on a region excluding a pixel region of a first substrate; Forming a first interlayer insulating film on the first substrate including the black matrix layer; Forming a gate line including a gate electrode on the first interlayer insulating film; Forming a gate insulating film on the first substrate including the gate line; Forming an active layer on the gate electrode; Forming a data line, a source electrode, and a drain electrode to intersect the gate line to define the pixel area; Forming a second interlayer insulating film on the drain electrode to have a contact hole; Forming a pixel electrode in the pixel region to contact the drain electrode through the contact hole; Forming a common electrode on the entire surface of the second substrate; Bonding the first and second substrates to face each other at a predetermined interval; And R, G, and B light sources sequentially turned on at a predetermined time interval for one frame, and providing a backlight for sequentially supplying R, G, and B lights to the first substrate. And mounting to the back. The gate line, the data line, and the thin film transistor are formed on the black matrix layer.
상기 블랙 매트릭스층은 몰리브덴(Mo)으로 형성함을 특징으로 한다. The black matrix layer is formed of molybdenum (Mo).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a liquid crystal display and a manufacturing method thereof according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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먼저, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 대하여 설명한다. First, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'와 Ⅱ-Ⅱ' 선상을 자른 구조 단면도이다. 3 is a plan view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the structure taken along lines II ′ and II ′ of FIG. 3.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 투명한 하부기판(60)상에 화소영역을 제외한 나머지 부분에 형성된 블랙 매트릭스층(61)과, 상기 블랙 매트릭스층(61)을 포함한 하부기판(60) 전면에 형성된 제 1 층간절연막(62)과, 상기 제 1 층간절연막(62)상에 종횡으로 형성되어 화소영역을 정의하는 게이트 라인(51)및 데이터 라인(54)과, 상기 게이트 라인(51)의 일측에서 돌출 형성된 게이트 전극(51a)과, 상기 게이트 전극(51a)을 포함한 하부기판(60)의 전면에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질로 형성된 게이트 절연막(52)과, 상기 게이트 전극(51a) 상부의 상기 게이트 절연막(52)상에 아일랜드 형태로 형성되는 액티브층(53)과, 상기 데이터 라인(54)으로부터 돌출되어 상기 액티브층(53)의 일측 상부에 오버랩된 소오스 전극(54a)과, 상기 소오스 전극(54a)과 일정 간격 이격되고 액티브층(53)의 타측에 오버랩된 드레인 전극(54b)과, 상기 이전단 게이트라인(51) 상부에 형성된 스토리지 하부전극(54c)과, 상기 드레인전극(54b)이 드러나도록 콘택홀(56)을 갖도록 하부기판(60)의 전면에 형성된 제 2 층간절연막(55)과, 상기 콘택홀(56)을 통해서 드레인전극(54b)과 콘택되도록 화소영역상에 형성된 화소전극(57)과, 상기 화소전극(57)에서 연장되어 스토리지 하부전극(54c) 상에 오버랩된 스토리지 상부전극(57a)과, 상기 화소전극(57)을 포함한 하부기판(60) 상부에 형성된 제 1 배향막(58)으로 구성된다. As shown in FIGS. 3 and 4, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention includes a
또한, 상기 하부기판(60)과 일정 간격을 갖도록 대향되어 합착된 상부기판(70) 상부에는 공통전극(71)과 제 2 배향막(72)이 형성되어 있다. In addition, a
상기에서와 같이 게이트라인(51)과 데이터라인(54)이 교차되는 부분에는 게이트전극(51a)과 소오스전극(54a) 및 드레인전극(54b)으로 구성된 박막 트랜지스터가 구성된다. As described above, a thin film transistor including a
상기 데이터라인(54)과 상기 스토리지 하부전극(54c)은 동일층에 형성된다. The
그리고 상기 소오스전극(54a)과 액티브층(53) 사이 및 드레인전극(54b)과 액티브층 사이에는 오믹 콘택층(53a)이 형성되어 있다. An
그리고 상기 제 1, 제 2 배향막(58, 72)은 폴리이미드(polyimide)로 구성되 어 있다. The first and second alignment layers 58 and 72 are made of polyimide.
그리고 상기 블랙 매트릭스층(61)은 게이트전극(51a)과 소오스,드레인 전극(54a, 54b)으로 구성된 박막 트랜지스터와, 게이트라인(51) 및 데이터라인(54)의 하부에 형성되어 있으며, 상기 블랙 매트릭스층(61)은 몰리브덴(Molybdenum : Mo)으로 구성되어 있다. 이때, 콘택홀(56)이 형성되는 드레인전극(54b) 하부에는 도면에 도시한 바와 같이, 블랙 매트릭스층(61)이 형성되지 않을 수 있다.The
그리고 상기 화소전극(57)은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO) 또는 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide:ITZO)로 구성된다. The
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치는, 상부기판(70)에 칼라필터층이 필요 없는 시분할 칼라(Field-Sequential Color : FSC) 액정표시장치로서, 블랙 매트릭스층(61)을 상부기판(70)에 형성하지 않고, 하부기판(60)상에 형성한 것에 구조적인 특징이 있다.
즉, 별도로 도시되어 있지 않으나, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 하부기판(60)의 배면에 장착되고, 한 프레임에 대해서 일정한 시간 간격으로 순차적으로 점등하는 R, G, B 광원을 포함하여, 하부기판(60) 측에 R, G, B 광을 순차적으로 공급하는 백라이트 유닛(미도시)을 구비함으로써, 백색 광에서 특정 파장대의 빛만을 투과하는 칼라필터층을 필요로 하지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 칼라필터층의 구비를 필요로 하지 않으므로, 컬러필터층을 제거함에 따라 제조비용이 절감될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 하부기판(60)과 상부기판(70) 사이에 충진되어, 화소전극(57)과 공통전극(71) 사이의 전계에 따라 셀 방향이 변동하는 액정 셀로 이루어진 액정층(미도시)을 포함하는데, 액정층은 강유전성 액정(FLC; Ferroelectric Liquid Crystal), OCB(Optical Compensated Bend) 또는 TN(Twisted Nematic) 액정모드인 것일 수 있다. As described above, the liquid crystal display device according to the present invention is a time-division color (FSC) liquid crystal display device in which no color filter layer is required on the
That is, although not separately shown, the liquid crystal display according to the present invention includes R, G, and B light sources that are mounted on the rear surface of the
이와 같이, 상부기판(70) 전면에 공통전극(71)을 형성하고 상기 공통전극(71)상에 제 2 배향막(72)만 형성하면 되므로, 상,하부기판(70,60) 합착시 미스얼라인(misalign) 문제가 전혀 발생하지 않는다. 이에 따라서, 미스얼라인에 의한 빛샘 문제도 발생하지 않는다. As such, since the
상기 공통전극(71)은 ITO, TO, IZO 또는 ITZO로 구성된다. The
또한, 본 발명은 하부기판에 블랙 매트릭스층을 형성하는 것이므로, 상부기판에 블랙 매트릭스층을 형성하던 종래 기술보다 개구율 증가를 기대할 수 있다. In addition, since the present invention is to form a black matrix layer on the lower substrate, it can be expected to increase the aperture ratio than the prior art that the black matrix layer was formed on the upper substrate.
또한, 하부기판(60)에 구성된 블랙 매트릭스층(61)은, 종래에 상부기판상에 형성된 블랙 매트릭스층보다 그 면적이 좁으므로 외부 시인성이 향상된다는 효과도 기대할 수 있다. In addition, since the area of the
참고로, 상기에서와 같이 하부기판(60)에 블랙 매트릭스층(61)을 구성할 수 있는 이유는, 본 발명은 칼라필터층이 필요 없기 때문에 화소 경계부에서 색섞임이 없기 때문이다.For reference, the reason why the
다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. Next, the manufacturing method of the liquid crystal display device which concerns on this invention which has the said structure is demonstrated.
그리고 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다. 5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 하부 기판(60)상에 제 1 도전성 금속(예 : 몰리브덴(Mo))(미도시)을 증착한 후, 포토 및 식각 공정으로 제 1 도전성 금속을 패터닝하여, 블랙 매트릭스층(61)을 형성한다. 이때, 블랙 매트릭스층(61)은 화소영역으로 정의된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. In the method of manufacturing the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 5A, a first conductive metal (eg, molybdenum (Mo)) (not shown) is deposited on the transparent
이후에, 상기 블랙 매트릭스층(61)을 포함한 하부기판(60) 전면에 제 1 층간절연막(62)을 형성한다. Thereafter, a first
다음에, 제 1 층간절연막(62)상에 제 2 도전성 금속을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 이용하여 제 2 도전성 금속을 패터닝하여, 일 방향으로 배열된 게이트 라인(51)과, 상기 게이트 라인(51)에서 일 방향으로 돌출 형성된 게이트 전극(51a) 을 형성한다. 이때 게이트라인(51)과 게이트전극(51a)은 블랙 매트릭스층(61) 상부에 형성한다. Next, a second conductive metal is deposited on the first
이후에 상기 게이트 전극(51a)이 형성된 하부기판(60)의 전면에 게이트 절연막(52)을 형성한다. Thereafter, the
여기서 상기 제 1 층간절연막(62)과 게이트 절연막(52)은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO2)을 사용할 수 있다.The first
이후에 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(52)상에 반도체층(아몰퍼스실리콘(a-Si) + 불순물 아몰퍼스실리콘(n+ a-Si))을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 5B, a semiconductor layer (amorphous silicon (a-Si) + impurity amorphous silicon (n + a-Si)) is formed on the
이어, 상기 반도체층을 포토 및 식각 공정으로 패터닝하여, 상기 게이트 전극(51a) 상부에 아일랜드(island) 형태를 갖는 액티브층(53)을 형성한다.Subsequently, the semiconductor layer is patterned by photo and etching processes to form an
이후에 상기 액티브층(53)이 형성된 하부기판(60)의 전면에 제 3 도전성 금속을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 패터닝하여, 상기 게이트 라인(51)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 라인(54)과, 상기 데이터 라인(54)에서 일 방향으로 돌출 연장된 소오스전극(54a)과, 소오스전극(54a)과 일정간격 격리된 드레인전극(54b)을 형성한다. Thereafter, a third conductive metal is deposited on the entire surface of the
상기 소오스전극(54a)과 드레인전극(54b)을 형성할 때, 채널영역 상부의 불순물 아몰퍼스 실리콘층을 식각하여 상기 소오스전극(54a)과 액티브층(53) 사이 및 드레인전극(54b)과 액티브층 사이에 오믹 콘택층(53a)을 형성한다. When the
또한, 소오스전극(54a)과 드레인전극(54b)을 형성할 때, 이전단 게이트라인 의 상부에는 스토리지 하부전극(54c)을 형성한다. In addition, when the
상기 데이터라인(54)과 소오스, 드레인전극(54a, 54b)은 블랙 매트릭스층(61) 상부에 형성한다. 이때, 차후에 콘택홀이 형성될 드레인전극(54b) 영역은 도면에 도시한 바와같이, 블랙 매트릭스층(61) 상부에 형성되지 않을 수 있다.The
이후에 도 5c에 도시한 바와 같이, 데이터라인(54)이 형성된 하부기판(60)의 전면에 제 2 층간절연막(55)을 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 5C, a second
상기 제 2 층간절연막(55)은 아크릴, 폴리 이미드, BCB(Benzo Cyclo Butene), 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 중에서 적어도 하나를 사용하여 형성할 수 있다.The second
이어, 포토 및 식각 공정으로 상기 드레인전극(54b)의 일영역이 드러나도록 상기 제 2 층간절연막(55)에 콘택홀(56)을 형성한다. Next, a
다음에, 제 2 층간절연막(55)을 포함한 하부기판(60) 전면에 투명 도전막을 증착한 후, 화소전극 형성용 마스크를 이용하여 투명 도전막을 식각해서 화소영역에 화소전극(57)을 형성한다. Next, after the transparent conductive film is deposited on the entire
상기 화소전극(57)을 형성할 때, 상기 화소전극(57)에서 연장되어 이전단 게이트라인 상부의 스토리지 하부전극(54c)상에 오버랩되도록 스토리지 상부전극(57a)을 형성한다. When forming the
이어, 화소전극(57)을 포함한 하부기판(60)의 전면에 제 1 배향막(58)을 형성한다.
Subsequently, a
이후에, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 하부기판(60)과 대향되는 상부기판(70) 전면에 공통전극(71)을 형성한 후 상기 공통전극(71)상에 제 2 배향막(72)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 5D, after forming the
상기 공통전극(71)은 패터닝하지 않고 상부기판(70) 전면에 ITO, IZO, TO, ITZO 등이 하나로 형성된다. The
이어, 일정 간격을 갖고 대향되도록 상기 상,하부기판(60,70)을 합착한다. Subsequently, the upper and
상기 제 1, 제 2 배향막(58, 72)은 폴리이미드(polyimide)나 광배향성 물질로 형성하는데, 폴리이미드로 이루어진 제 1, 제 2 배향막(58, 72)은 기계적인 러빙에 의해 배향방향이 결정되며, PVCN계 물질(polyvinylcinnamate based material)이나 폴리실록산계 물질(polysiloxane based material)로 이루어진 광반응성 물질은 자외선과 같은 광의 조사에 의해 배향방향이 결정된다. 특히, 제 1, 제 2 배향막(58, 72)이 광반응성 물질로 이루어졌을 경우, 배향방향은 광의 조사방향이나 조사되는 광의 성질, 즉 편광방향 등에 의해 결정된다. The first and second alignment layers 58 and 72 are made of polyimide or a photo-alignment material, and the first and second alignment layers 58 and 72 made of polyimide are oriented by mechanical rubbing. The photoreactive material made of a polyvinylcinnamate based material or a polysiloxane based material is determined by the irradiation of light such as ultraviolet rays. In particular, when the first and second alignment layers 58 and 72 are made of a photoreactive material, the alignment direction is determined by the irradiation direction of the light or the property of the irradiated light, that is, the polarization direction.
상기에서 상부기판(70) 전면에 공통전극(71)을 형성하는 공정은, 상기 하부기판(60)상에 블랙 매트릭스층(61)을 형성하는 공정보다 먼저 또는 동시에 진행할 수 있다. The process of forming the
즉, 상부기판(70) 상부에 구성요소를 형성하는 공정과, 하부기판(60) 상부에 구성요소를 형성하는 공정은 어느 공정을 먼저 진행하는가에 상관없이, 이전에 이후에 또는 동시에 진행 가능하다.That is, the process of forming a component on the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위내에서 변경 실시될 수 있을 것이다. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the above embodiments, but may be modified within the scope obvious to those skilled in the art.
상기 구성에 의한 본 발명에 따른 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다. The liquid crystal display device according to the present invention having the above configuration has the following effects.
첫째, 하부기판에 블랙 매트릭스층이 형성되고 상부기판 전면에 공통전극을 형성하므로, 상,하부기판 합착 공정시 미스얼라인(misalign) 문제가 전혀 발생하지 않는다. First, since the black matrix layer is formed on the lower substrate and the common electrode is formed on the front surface of the upper substrate, no misalignment problem occurs in the upper and lower substrate bonding processes.
이에 따라서, 미스얼라인에 의한 빛샘 문제를 해결할 수 있다. Accordingly, the problem of light leakage due to misalignment can be solved.
둘째, 하부기판에 블랙 매트릭스층을 형성하는 것이므로, 상부기판에 블랙 매트릭스층을 형성하는 종래 기술보다 개구율 증가를 기대할 수 있다. Second, since the black matrix layer is formed on the lower substrate, an increase in the aperture ratio can be expected from the prior art of forming the black matrix layer on the upper substrate.
셋째, 하부기판에 형성된 블랙 매트릭스층은, 종래에 상부기판에 형성된 블랙 매트릭스층보다 그 면적이 좁으므로 외부 시인성이 향상된다는 효과도 기대할 수 있다. Third, since the area of the black matrix layer formed on the lower substrate is narrower than that of the black matrix layer formed on the upper substrate, the external visibility can be improved.
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