KR101201313B1 - Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TFT 어레이 기판에 블랙 매트릭스를 형성하는 경우, 블랙 매트릭스와 동시에 결정화장비의 배치를 위한 얼라인키를 형성하고, 상기 얼라인키를 통해 액티브층 결정화시 그레인 바운더리를 위치를 정확하게 제어하고자 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법은 제 1 기판 상에 블랙 매트릭스 및 얼라인키를 동시에 형성하는 단계와, 상기 블랙 매트릭스와 얼라인키를 포함한 상기 제 1 기판 전면에 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 전면에 비정질 실리콘을 증착하는 단계와, 상기 얼라인키를 인식할 수 있는 CCD 카메라가 장착된 결정화장비를 상기 비정질 실리콘 상에 위치시키고, 상기 CCD 카메라가 상기 얼라인키를 인식하여 상기 결정화장비를 정렬한 후, 상기 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화하는 단계와, 상기 다결정 실리콘을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층을 포함한 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 상기 반도체층에 불순물을 도핑하는 단계와, 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간절연막 상에 상기 반도체층에 콘택하는 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판에 제 2 기판을 대향합착시키고 그 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.According to the present invention, when forming a black matrix on a TFT array substrate, an alignment key for disposing crystallization equipment is formed simultaneously with the black matrix, and the alignment key is used to accurately control the position of grain boundaries during active layer crystallization through the alignment key. And a method of manufacturing the liquid crystal display according to the present invention, comprising simultaneously forming a black matrix and an alignment key on a first substrate, and forming a black matrix and an alignment key on the entire surface of the first substrate. Forming a buffer layer, depositing amorphous silicon over the buffer layer, and placing a crystallization device equipped with a CCD camera capable of recognizing the alignment key on the amorphous silicon, wherein the CCD camera is placed on the alignment key. After aligning the crystallization equipment to recognize the amorphous silicon polycrystalline Crystallizing with licon, patterning the polycrystalline silicon to form a semiconductor layer, forming a gate insulating film over the entire surface including the semiconductor layer, and forming a gate electrode on the gate insulating film over the semiconductor layer Doping an impurity into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, forming an interlayer insulating film on the entire surface including the gate electrode, and source / contacting the semiconductor layer on the interlayer insulating film. Forming a drain electrode, forming a passivation layer on the entire surface including the source / drain electrodes, forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the passivation layer, and forming a second substrate on the first substrate; Opposingly bonding and forming a liquid crystal layer therebetween.

CMOS TFT, 블랙 매트릭스, 개구율, 결정화, 얼라인키 CMOS TFT, Black Matrix, Opening Ratio, Crystallization, Alignment Key

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same}Liquid Crystal Display Device and Method for Manufacturing the Same {Liquid Crystal Display Device And Method For Fabricating The Same}

도 1은 종래 기술에 의한 CMOS 액정표시소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional CMOS liquid crystal display device.

도 2는 본 발명에 의한 CMOS 액정표시소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of a CMOS liquid crystal display device according to the present invention.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 의한 CMOS 액정표시소자의 공정 단면도.3A to 3G are cross-sectional views of a CMOS liquid crystal display device according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 얼라인키의 위치를 나타낸 평면도.Figure 4 is a plan view showing the position of the align key according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings

111 : 기판 112 : 게이트 전극 111 substrate 112 gate electrode

112a : 스토리지 전극 113 : 버퍼층 112a: storage electrode 113: buffer layer

114 : 반도체층 114a : 채널층 114: semiconductor layer 114a: channel layer

115a,115b : 소스/드레인 전극 116 : 게이트 절연막115a and 115b: source / drain electrodes 116: gate insulating film

117 : 화소전극 118 : 층간절연막 117: pixel electrode 118: interlayer insulating film

119 : 보호막 122 : 블랙 매트릭스119: protective film 122: black matrix

130 : 얼라인키 150 : 결정화 장비 130: align key 150: crystallization equipment

160 : 포토레지스트160: photoresist

본 발명은 블랙 매트릭스를 하부기판의 최하층에 위치시키는 LTPS TFT구조의 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 상기 블랙 매트릭스와 동일층에 얼라인키를 구비하고 상기 얼라인키를 통해 액티브층 결정화시 위치 기준점으로 삼고자 하는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device (LCD) having an LTPS TFT structure in which a black matrix is positioned on a lower layer of a lower substrate. In particular, the present invention provides an alignment key on the same layer as the black matrix and through the alignment key. The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which serve as a position reference point for the active layer crystallization.

액정표시소자는 콘트라스트(contrast) 비가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 적다는 특징 때문에 평판 디스플레이 중에서도 그 비중이 증대되고 있다. Liquid crystal display devices have a high contrast ratio, are suitable for gray scale display and moving image display, and have low power consumption.

이러한 액정표시소자는, 신호를 화소전극에 선택적으로 인가하기 위한 박막트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)와, 단위 화소영역이 다음에 어드레싱(addressing)될 때까지 충전 상태를 유지하게 하는 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)가 구비된 TFT 어레이 기판과, 색상 구현을 위한 컬러필터층과 빛샘을 방지하는 블랙 매트릭스가 구비된 컬러필터 어레이 기판과, 상기 두 기판 사이에 봉입된 액정층과, 상기 TFT 어레이 기판을 구동하기 위한 구동회로를 구비하여 각종 외부신호에 의해 화상을 표시한다.Such a liquid crystal display device includes a thin film transistor (TFT) for selectively applying a signal to a pixel electrode, and a storage capacitor for maintaining a state of charge until a unit pixel area is next addressed. A TFT array substrate having a capacitor, a color filter array substrate having a color filter layer for implementing color, and a black matrix to prevent light leakage, a liquid crystal layer encapsulated between the two substrates, and driving the TFT array substrate. A driver circuit is provided to display an image by various external signals.

여기서, 구동회로는 별도의 PCB 기판에 형성되어 TCP에 의해 상기 TFT 기판에 연결된다. 그러나, 최근에는 상기 구동회로를 별도의 PCB에 형성하지 않고 상기 TFT 어레이 기판에 형성하는 방법이 제안되었다. Here, the driving circuit is formed on a separate PCB substrate and connected to the TFT substrate by TCP. Recently, however, a method of forming the driving circuit on the TFT array substrate without forming a separate PCB has been proposed.

따라서, 상기 TFT 어레이 기판의 표시영역에는 각 화소마다 형성되어 상기 각 화소를 구동하는 화소구동용 박막트랜지스터가 형성되고, 비표시영역에는 상기 화소구동용 박막트랜지스터를 작동하여 게이트 배선(gate line)과 데이터 배선(data line)에 신호를 인가하는 구동회로용 박막트랜지스터가 형성된다. Therefore, a pixel driving thin film transistor is formed in each display pixel of the TFT array substrate to drive each pixel, and a thin film transistor for driving the pixel is operated in a non-display area to operate a gate line and a gate line. A thin film transistor for a driving circuit for applying a signal to a data line is formed.

최근, 상기 박막트랜지스터 중 화소구동용 박막트랜지스터는 고속 동작이 가능한 n형 TFT로 하고, 구동회로용 박막트랜지스터는 상기 n형 TFT와 더불어 소비 전력이 우수한 p형 TFT로 하는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 박막트랜지스터에 대한 연구가 활발하다. Recently, a thin film transistor for driving a pixel among the thin film transistors is an n-type TFT capable of high-speed operation, and a thin film transistor for a driving circuit is a p-type TFT having a high power consumption together with the n-type TFT. ) There is active research on thin film transistors.

이하, 도면을 참고로 하여 종래기술에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 하기에서는 CMOS 액정표시소자를 실시예로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the related art will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, a CMOS liquid crystal display device will be described as an embodiment.

도 1은 종래 기술에 의한 CMOS 액정표시소자의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional CMOS liquid crystal display device.

종래 기술에 의한 CMOS 액정표시소자는 TFT 어레이 기판과 이에 대향하는 컬러필터 어레이 기판과 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되는바, 상기 TFT 어레이 기판은 복수개의 화소영역 내에 n형 TFT가 구비되어 화상을 표시하는 액티브 영역과, n형 TFT 및 P형 TFT가 구비되어 상기 액티브 영역을 구동하는 구동회로부 영역으로 정의되고, 상기 컬러필터 어레이 기판은 블랙 매트릭스 및 컬러필터층이 구비된다. The conventional LCD liquid crystal display device is composed of a TFT array substrate, a color filter array substrate opposing thereto, and a liquid crystal layer interposed between the two substrates. The TFT array substrate includes n-type TFTs in a plurality of pixel regions. An active region for displaying an image and a driver circuit portion region having an n-type TFT and a P-type TFT to drive the active region are defined, and the color filter array substrate is provided with a black matrix and a color filter layer.

구체적으로, 상기 액티브 영역에는, 일렬로 배치된 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 수직으로 교차 배치되는 데이터 배선에 의해 단위 화소가 정의되며, 상기 단위 화소 내에는 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 n형 TFT와, 빛을 투과시키는 영역으로 액정층에 신호전압을 걸어주는 화소전극과, 상기 게이트 배선에 평행하는 스토리지 커패시터(storage capacity)가 더 구비되어 레밸-쉬프트(Level-shift) 전압을 작게 하고 박막트랜지스터의 턴오프 구간동안(비선택 기간 동안)에 액정에 충전된 전하를 유지시켜준다.Specifically, in the active region, unit pixels are defined by gate lines arranged in a line and data lines vertically intersecting the gate lines, and the turn-on or turn-off of voltage is controlled in the unit pixels. An n-type TFT, a pixel electrode that applies a signal voltage to the liquid crystal layer as a region for transmitting light, and a storage capacitor parallel to the gate wiring to further provide a level-shift voltage. It is made small and keeps the charge charged in the liquid crystal during the turn-off period of the thin film transistor (non-selection period).

이 때, 상기 n형 TFT는, 도 1에 도시된 바와 같이, n형 불순물이 도핑된 소스/드레인 영역과 채널층으로 이루어진 반도체층(14)과, 상기 반도체층(14)을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막(16)과, 상기 게이트 절연막 상에서 상기 반도체층(14)의 채널층 상부에 오버랩되는 게이트 전극(12)과, 상기 게이트 전극(12)을 포함한 전면에 형성된 층간절연막(18)과, 상기 층간절연막 상에서 상기 반도체층(14)의 소스/드레인 영역에 각각 콘택되는 소스/드레인 전극(15a,15b)으로 구성되며, 상기 드레인 전극(15b)은 화소전극(17)에 연결되어 화소전극에 전압을 인가한다.In this case, as shown in FIG. 1, the n-type TFT is formed on the entire surface including the semiconductor layer 14 including the source / drain region and the channel layer doped with n-type impurities, and the semiconductor layer 14. A gate insulating film 16, a gate electrode 12 overlapping an upper portion of the channel layer of the semiconductor layer 14 on the gate insulating film, an interlayer insulating film 18 formed on the entire surface including the gate electrode 12, and the The source / drain electrodes 15a and 15b respectively contact the source / drain regions of the semiconductor layer 14 on the interlayer insulating layer, and the drain electrodes 15b are connected to the pixel electrodes 17 to supply voltage to the pixel electrodes. Is applied.

그리고, 상기 스토리지 커패시터는 불순물이 도핑된 반도체층(14)과, 상기 게이트 전극(12)과 동일층에 형성되는 스토리지 전극(12a)과, 그 사이에 개재된 게이트 절연막(16)으로 구성된다. 이 때, 상기 스토리지 전극(12a)은 액티브 영역 외부에까지 연장형성되어 액티브 영역 외부에서 전압을 인가받는다.The storage capacitor includes a semiconductor layer 14 doped with impurities, a storage electrode 12a formed on the same layer as the gate electrode 12, and a gate insulating layer 16 interposed therebetween. In this case, the storage electrode 12a extends to the outside of the active area to receive a voltage from the outside of the active area.

도 1을 참고로 하여, 상기의 CMOS 액정표시소자의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, the method of manufacturing the CMOS liquid crystal display device is as follows.

우선, 절연기판(11) 상에 버퍼층(13)을 형성하고, 상기 버퍼층(13) 상에 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 증착한 후, 상기 비정질실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화한다.First, a buffer layer 13 is formed on an insulating substrate 11, amorphous silicon is deposited on the buffer layer 13, and then the amorphous silicon is crystallized into polycrystalline silicon.

이후, 제 1 마스크를 이용한 포토식각기술로, 상기 다결정 실리콘을 패터닝 하여 제 1 반도체층(14) 및 제 2 반도체층(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 제 1 반도체층에는 후공정을 통해 n형 박막트랜지스터(TFT) 및 스토리지 커패시터가 형성되고 상기 제 2 반도체층에는 p형 박막트랜지스터(TFT)가 형성된다. Thereafter, the first semiconductor layer 14 and the second semiconductor layer (not shown) are formed by patterning the polycrystalline silicon using a photolithography technique using a first mask. An n-type thin film transistor (TFT) and a storage capacitor are formed in the first semiconductor layer through a post-process, and a p-type thin film transistor (TFT) is formed in the second semiconductor layer.

다음, 절연기판(11) 전면에 포토레지스트(도시하지 않음)를 도포한 후, n형 TFT영역의 제 1 반도체층(14)과 p형 TFT영역의 제 2 반도체층을 덮도록 제 2 마스크를 이용하여 패터닝한 후, 기판 전면에 스토리지 도핑(Storage Doping)을 수행하여 스토리지 영역의 제 1 반도체층(14)에 불순물을 도핑한다.Next, after applying a photoresist (not shown) on the entire surface of the insulating substrate 11, a second mask is applied to cover the first semiconductor layer 14 of the n-type TFT region and the second semiconductor layer of the p-type TFT region. After patterning, the doping of the first semiconductor layer 14 of the storage area is performed by doping the entire surface of the substrate with storage doping.

이어서, 절연기판(11) 전면에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기 절연물질을 통상, 플라즈마 강화형 화학 증기 증착(PECVD:plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 증착하여 게이트 절연막(16)을 형성한다.Subsequently, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) is deposited on the entire surface of the insulating substrate 11 by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. 16).

그리고, 제 1 ,제 2 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막(13) 상에 저저항 금속층을 증착하고 제 3 마스크를 이용한 포토식각기술로 제 1 게이트 전극(12), 스토리지 전극(12a), 제 2 게이트 전극(도시하지 않음) 및 게이트 배선(도시하지 않음)을 형성한다. The first gate electrode 12, the storage electrode 12a, and the second gate electrode 12 are deposited by depositing a low-resistance metal layer on the gate insulating layer 13 on the first and second semiconductor layers and using a photoetch technique using a third mask. Gate electrodes (not shown) and gate wirings (not shown) are formed.

이 때, 상기 제 1 ,제 2 게이트 전극은 게이트 배선에서 분기되도록 연장 형성하여 상기 제 1 ,제 2 반도체층 상부에 오버랩되도록 형성하고, 이후 형성될 n형 TFT영역과 p형 TFT영역에서의 제 1 ,제 2 채널층과 겹치도록 소정 영역에 형성한다. 그리고, 스토리지 전극(12a)은 상기 게이트 배선에 평행하도록 형성하되 스토리지 도핑된 제 1 반도체층(14) 상에 오버랩되도록 형성하여 스토리지 커패시터를 구성한다.In this case, the first and second gate electrodes are formed to extend to branch from the gate wiring so as to overlap the upper portions of the first and second semiconductor layers. It forms in a predetermined area so that it may overlap with 1st, 2nd channel layer. The storage electrode 12a is formed to be parallel to the gate line, but overlaps the storage doped first semiconductor layer 14 to form a storage capacitor.

다음, 상기 제 1 게이트 전극(12)을 포함한 전면에 포토레지스트를 도포한 후, 제 4 마스크를 이용한 포토식각기술로, p형 TFT 영역과 스토리지 영역을 완전히 블로킹하고 n형 TFT영역의 제 1 반도체층(14)이 노출되도록 패터닝한 다음, 절연기판(11) 전면에 인(P) 등을 이용하여 고농도의 n형 불순물 이온을 도핑하여 n형 TFT영역의 제 1 반도체층(14)에 n형 소스/드레인 영역을 형성하고 이를 활성화시킨다.Next, after the photoresist is applied to the entire surface including the first gate electrode 12, a photoetching technique using a fourth mask is used to completely block the p-type TFT region and the storage region, and to form the first semiconductor of the n-type TFT region. After the patterned layer 14 is exposed, a high concentration of n-type impurity ions are doped with phosphorus (P) on the entire surface of the insulating substrate 11 to n-type the first semiconductor layer 14 of the n-type TFT region. Source and drain regions are formed and activated.

이어서, 상기 포토레지스트를 스트립핑하고, 상기 제 1 게이트 전극(12)을 포함한 전면에 새로운 포토레지스트를 도포한 후, 제 5 마스크를 이용한 포토식각기술로, n형 TFT영역과 스토리지 영역을 완전히 블로킹하고 p형 TFT영역의 제 2 반도체층이 노출되도록 패터닝한 다음, 절연기판(11) 전면에 붕소(B) 등을 이용하여 고농도의 p형 불순물 이온을 도핑하여 p형 TFT영역의 제 2 반도체층에 p형 소스/드레인 영역을 형성하고 이를 활성화시킨다.Subsequently, the photoresist is stripped, a new photoresist is applied to the entire surface including the first gate electrode 12, and then a photo-etching technique using a fifth mask completely blocks the n-type TFT region and the storage region. And patterning the second semiconductor layer of the p-type TFT region to be exposed, and then doping a high concentration of p-type impurity ions using boron (B) or the like on the entire surface of the insulating substrate 11 to form the second semiconductor layer of the p-type TFT region. P-type source / drain regions are formed in and activated.

그 후, 상기 포토레지스트를 스트립핑하고, 상기 제 1 게이트 전극(12)을 포함한 기판 전면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등의 절연물질을 PECVD 방법으로 증착하여 층간 절연막(18)을 형성한다. Thereafter, the photoresist is stripped and an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is deposited on the entire surface of the substrate including the first gate electrode 12 by PECVD to form an interlayer insulating film 18.

계속하여, 제 6 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 제 1 및 제 2 반도체층의 소스/드레인 영역이 드러나도록 상기 게이트 절연막(16) 및 층간 절연막(18)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀을 형성한다.Subsequently, the gate insulating layer 16 and the interlayer insulating layer 18 are selectively removed to expose the source / drain regions of the first and second semiconductor layers by a photoetching technique using a sixth mask to remove the first contact holes. Form.

그 후, 상기 제 1 콘택홀이 매립되도록 저저항 금속층을 증착하고 제 7 마스 크를 이용한 포토식각기술로 패터닝함으로써, 상기 제 1 콘택홀을 통해 제 1 반도체층의 소스/드레인 영역과 연결되는 제 1 소스/드레인 전극(15a,15b)을 형성하여 n형 TFT를 완성하고, 제 2 반도체층의 소스/드레인 영역과 연결되는 제 2 소스/드레인 전극(도시하지 않음)을 형성하여 p형 TFT를 완성하고, 그와 동시에 상기 게이트 배선에 수직교차하는 데이터 배선(도시하지 않음)을 형성한다. Thereafter, a low-resistance metal layer is deposited to fill the first contact hole and patterned by photolithography using a seventh mask, thereby connecting the source / drain region of the first semiconductor layer through the first contact hole. One source / drain electrodes 15a and 15b are formed to complete the n-type TFT, and a second source / drain electrode (not shown) connected to the source / drain regions of the second semiconductor layer is formed to form the p-type TFT. Then, a data line (not shown) perpendicular to the gate line is formed at the same time.

이로써, 제 1 반도체층(14), 제 1 게이트 전극(12), 제 1 소스/드레인 전극(15a,15b)으로 구성되어 각 화소마다에 형성되고 상기 각 화소를 구동하는 n형 TFT와, 도시하지는 않았으나, 상기 제 2 반도체층, 제 2 게이트 전극, 제 2 소스/드레인 전극으로 구성되어 구동회로부에 형성되고 각 게이트 배선 및 데이터 배선에 신호를 인가하는 p형 TFT와, 상기 제 1 반도체층(14), 게이트 절연막(16), 스토리지 전극(12a)으로 구성되어 각 화소마다에 형성되는 스토리지 커패시터가 완성된다. 여기서, 상기 n형 TFT는 상기 P형 TFT와 더불어 구동회로부에 형성되기도 한다. As a result, an n-type TFT composed of the first semiconductor layer 14, the first gate electrode 12, and the first source / drain electrodes 15a and 15b is formed for each pixel and drives the respective pixels; Although not illustrated, the p-type TFT includes a second semiconductor layer, a second gate electrode, and a second source / drain electrode and is formed in a driving circuit part to apply a signal to each gate wiring and data wiring, and the first semiconductor layer ( 14), a storage capacitor composed of the gate insulating film 16 and the storage electrode 12a is formed for each pixel. Here, the n-type TFT may be formed in the driver circuit portion together with the P-type TFT.

이후, 상기 제 1 소스/드레인 전극(15a,15b)을 포함한 전면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등의 무기절연물질을 증착하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene)또는 아크릴계 물질과 같은 유기 절연물질을 도포하여 보호막(19)을 형성한다.Thereafter, an inorganic insulating material such as silicon nitride or silicon oxide is deposited on the entire surface including the first source / drain electrodes 15a and 15b or an organic insulating material such as benzocyclobutene (BCB) or an acrylic material is applied to the protective film 19. ).

이어서, 제 8 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 제 1 드레인 전극(15b)이 노출되도록 상기 보호막(19) 및 층간절연막(18)을 식각하여 제 2 콘택홀을 형성한다.Subsequently, the passivation layer 19 and the interlayer insulating layer 18 are etched to form the second contact hole by using a photolithography technique using an eighth mask to expose the first drain electrode 15b.

마지막으로, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 제 1 드레인 전극(15b)과 콘택되도록 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등을 증착한 후, 제 9 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 화소전극(17)을 형성한다.Finally, indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited to contact the first drain electrode 15b through the second contact hole, and then patterned by a photoetch technique using a ninth mask. The pixel electrode 17 is formed.

이와 같이 형성된 CMOS 액정표시소자는 통상, 총 9번의 마스크를 사용하여 n형 TFT 및 p형 TFT를 포함하는 어레이 기판을 형성한다.The CMOS liquid crystal display device thus formed typically uses an array of nine masks to form an array substrate including an n-type TFT and a p-type TFT.

이와같이, 다양한 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 어레이 기판은, 컬러필터 어레이 기판(21)과 스페이서를 그 사이에 두고 실란트에 의해 접착된다. 그리고 두 기판 사이에 액정을 주입하여 액정층(31)을 형성하고 액정주입구를 봉지함으로써 액정표시소자를 완성한다. In this way, the array substrate on which the various thin film transistors (TFT) are formed is bonded by a sealant with the color filter array substrate 21 and the spacer therebetween. The liquid crystal is injected between the two substrates to form the liquid crystal layer 31 and the liquid crystal inlet is sealed to complete the liquid crystal display device.

이때, 상기 컬러필터 어레이 기판에는 빛샘을 방지하기 위해 단위 화소영역 가장자리와 박막트랜지스터 상부에 블랙 매트릭스(22)를 형성하고, 상기 블랙 매트릭스가 형성되지 않은 개구부에는 R,G,B의 컬러필터층(23)을 형성한다.In this case, a black matrix 22 is formed on the edge of the unit pixel region and the thin film transistor to prevent light leakage on the color filter array substrate, and the color filter layers 23 of R, G, and B are formed in the opening where the black matrix is not formed. ).

그러나, 상기와 같은 종래의 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다. However, the above-described conventional liquid crystal display device and its manufacturing method have the following problems.

즉, 컬러필터 어레이 기판의 블랙 매트릭스는 액정분자의 제어가 불안정하여 원하지 않게 빛샘이 발생하는 영역을 차광하기 위해 형성하는 것으로, 통상적으로, 단위 화소영역의 가장자리와 박막트랜지스터 상부에 형성한다. That is, the black matrix of the color filter array substrate is formed to shield an area where undesired light leakage occurs due to unstable control of liquid crystal molecules, and is typically formed on the edge of the unit pixel area and on the thin film transistor.

구체적으로, 게이트 배선 및 데이터 배선과 화소전극 사이의 이격된 공간에 빛샘이 발생하기 때문에 컬러필터 어레이 기판에 구비되는 블랙 매트릭스를 통해 상기 부분을 차광하고, 또한, 외부에서 조사된 빛이 보호막을 지나 반도체층에 영향을 주지 않도록 하기 위해서 박막트랜지스터 상부에 블랙 매트릭스를 구비하여 빛을 차단한다.Specifically, since light leakage occurs in the spaced space between the gate wiring and the data wiring and the pixel electrode, the light is shielded through the black matrix provided on the color filter array substrate, and light emitted from the outside passes through the protective film. In order not to affect the semiconductor layer, a black matrix is provided on the thin film transistor to block light.

그러나, 블랙매트릭스를 형성하는 부분은 차광부가 되기 때문에 화상이 표시되는 개구부(도 1의 L)의 넓이가 상대적으로 작아져 소자의 개구율이 떨어지게 된다. However, since the portion forming the black matrix becomes a light shielding portion, the area of the opening (L in Fig. 1) where the image is displayed is relatively small, resulting in a decrease in the aperture ratio of the device.

더욱이, 하부기판(TFT 어레이 기판)에서 발생하는 빛샘을 상부기판(컬러필터 어레이 기판)의 블랙 매트릭스로 차광하는 경우, 상부기판과 하부기판의 합착마진을 충분히 확보하여 블랙 매트릭스를 설계해야 하므로, 그만큼 블랙 매트릭스의 크기가 커져 소자의 개구율이 저하되는 문제점이 있었다. Furthermore, when light leakage from the lower substrate (TFT array substrate) is shielded by the black matrix of the upper substrate (color filter array substrate), the black matrix must be designed by sufficiently securing the bonding margin between the upper substrate and the lower substrate. The size of the black matrix is large, there is a problem that the aperture ratio of the device is lowered.

한편, 비정질실리콘을 증착한 후 다결정실리콘으로 바로 결정화하는데, 상기 비정질실리콘이 기판 상에 처음으로 형성되는 층이고 패터닝없이 결정화가 이루어지기 때문에, 비정질실리콘을 결정화하는 과정에서 정확한 위치를 설정하기 위한 얼라인키가 없으므로 일반적으로 장비 자체에서 가능한 기본적인 얼라인을 통하여 결정화 공정을 진행하며, 따라서 그레인 바운더리(Grain boundary) 위치 제어가 용이하지 않은 문제가 있었다. On the other hand, after depositing amorphous silicon, crystallization immediately into polysilicon, since the amorphous silicon is the first layer formed on the substrate and crystallization is performed without patterning, it is necessary to set an accurate position in the process of crystallizing amorphous silicon. Since there is no inkey, the crystallization process is generally performed through basic alignment possible in the equipment itself, and thus, grain boundary position control is not easy.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 상부기판에 형성하였던 블랙 매트릭스를 하부기판(TFT 어레이 기판)에 형성함으로써 합착마진을 확보하기 위해서 면적을 넓힐 필요가 없으므로 소자의 개구율이 향상되고, 이처럼 TFT 어레이 기판에 블랙 매트릭스를 형성하는 경우, 블랙 매트릭스와 동시에 형성되는 얼라인키를 통해 액티브층 결정화시 그레인 바운더리의 위치를 정확하게 제어하고자 하는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and by forming the black matrix formed on the upper substrate on the lower substrate (TFT array substrate), it is not necessary to increase the area to secure the bonding margin, thereby improving the aperture ratio of the device. In the case of forming a black matrix on a TFT array substrate as described above, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which accurately control the position of grain boundaries during active layer crystallization through an alignment key formed simultaneously with the black matrix. have.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자는 제 1 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스와 동일층에 구비되어 결정화장비를 얼라인할 때 사용되는 얼라인키와, 상기 블랙 매트릭스를 포함한 전면에 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층 상에 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 반도체층 상부의 게이트 절연막 위에 형성된 게이트 전극 및 게이트 배선과, 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 형성된 층간절연막과, 상기 층간절연막 상에서 상기 반도체층의 소스/드레인 영역에 콘택되는 소스/드레인 전극 및 상기 게이트 배선에 교차하는 데이터 배선과, 상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 형성된 보호막과, 상기 보호막 상에서 드레인 전극에 연결되는 화소전극과, 상기 제 1 기판에 대향합착되고 컬러필터층이 구비되는 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 구비되는 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is a black matrix formed on the first substrate, an alignment key which is provided on the same layer as the black matrix and used to align the crystallization equipment, and the black matrix A buffer layer formed on the entire surface of the semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the buffer layer, a gate insulating film formed on the entire surface including the semiconductor layer, a gate electrode and a gate wiring formed on the gate insulating film on the semiconductor layer, and the gate electrode. An interlayer insulating film formed on the entire surface, a source / drain electrode contacting the source / drain region of the semiconductor layer on the interlayer insulating film, a data line crossing the gate wiring, and a protective film formed on the entire surface including the source / drain electrode; A pixel electrode connected to the drain electrode on the passivation layer; And a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate opposite to the first substrate and provided with the color filter layer.

상기 액정표시소자는 액티브 영역과 구동회로부 영역으로 구분되는데, 상기 액정표시소자가 CMOS 액정표시소자인 경우, 액티브 영역에는 화소 구동용 박막트랜지스터로서 고속 동작이 가능한 n형 TFT가 구비되고, 상기 구동회로부 영역에는 구동회로용 박막트랜지스터로서 고속 동작이 가능한 n형 TFT와 소비 전력이 우수한 p형 TFT가 구비된다. The liquid crystal display device is divided into an active area and a driving circuit area. When the liquid crystal display device is a CMOS liquid crystal display device, an n-type TFT capable of high-speed operation as a pixel driving thin film transistor is provided in the active area. In the region, n-type TFTs capable of high-speed operation and p-type TFTs having excellent power consumption are provided as thin film transistors for driving circuits.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 액정표시소자의 제조방법은 제 1 기판 상에 블랙 매트릭스 및 얼라인키를 동시에 형성하는 단계와, 상기 블랙 매 트릭스를 포함한 전면에 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 상에 비정질실리콘을 증착하는 단계와, 상기 얼라인키를 기준으로 결정화장비를 배치하여 상기 비정질실리콘을 결정화하는 단계와, 상기 비정질 실리콘을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층을 포함한 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 상기 반도체층에 불순물을 도핑하는 단계와, 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간절연막 상에 상기 반도체층에 콘택하는 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 기판에 제 2 기판을 대향합착시키고 그 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, a method of manufacturing a liquid crystal display device for achieving another object of the present invention comprises the steps of simultaneously forming a black matrix and an alignment key on the first substrate, forming a buffer layer on the front surface including the black matrix; Depositing amorphous silicon on the buffer layer, arranging crystallization equipment based on the alignment key to crystallize the amorphous silicon, patterning the amorphous silicon to form a semiconductor layer, and forming the semiconductor layer Forming a gate insulating film on the entire surface of the semiconductor layer, forming a gate electrode on the gate insulating film on the semiconductor layer, doping impurities into the semiconductor layer using the gate electrode as a mask, and Forming an interlayer insulating film on the entire surface of the interlayer insulating film; Forming a source / drain electrode in contact with the layer, forming a protective film on the entire surface including the source / drain electrode, forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the protective film; And bonding the second substrate to the first substrate and forming a liquid crystal layer therebetween.

이와같이, 본 발명에 의한 액정표시소자는 블랙 매트릭스를 하부기판에 형성하는 것에 의해 개구율을 향상시키고, 상기 블랙 매트릭스와 동시에 형성된 얼라인키를 이용하여 결정화 장비를 미세 얼라인한 후 비정질실리콘을 다결정실리콘으로 결정화함은 물론, 상기 다결정실리콘을 패터닝하여 반도체층으로 형성하는 경우에도 상기 얼라인키를 이용하여 패터닝 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다. As described above, the liquid crystal display device according to the present invention improves the aperture ratio by forming a black matrix on the lower substrate, and finely aligns the crystallization equipment using an alignment key formed simultaneously with the black matrix, and then crystallizes the amorphous silicon into polycrystalline silicon. Of course, when the polysilicon is patterned to form a semiconductor layer, the patterning process is performed using the alignment key.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. 이하에서는, CMOS 액정표시소자를 실시예로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a liquid crystal display and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the CMOS liquid crystal display device will be described as an embodiment.

도 2는 본 발명에 의한 CMOS 액정표시소자의 단면도이고, 도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 의한 CMOS 액정표시소자의 공정 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 얼라인키의 위치를 나타낸 평면도이다.2 is a cross-sectional view of a CMOS liquid crystal display device according to the present invention, FIGS. 3A to 3G are process cross-sectional views of a CMOS liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 4 is a plan view showing the position of an alignment key according to the present invention.

본 발명에 의한 TFT 어레이 기판(111)의 액티브 영역에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 화소의 가장자리와 박막트랜지스터가 구비되는 영역의 빛샘을 차광하는 블랙 매트릭스(122)와, 상기 블랙 매트릭스를 포함한 전면에 형성되는 버퍼층(113)과, 서로 수직교차하여 복수개의 단위 화소를 정의하는 게이트 배선(도시하지 않음) 및 데이터 배선(도시하지 않음)과, 상기 두 배선의 교차지점에 배치되어 전압의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 n형 TFT와, 콘택홀을 통해 상기 n형 TFT의 드레인 전극(115b)과 연결되어 액정에 신호전압을 걸어주는 화소전극(117)과, 상기 n형 TFT의 반도체층(114)으로부터 연장된 부분에 오버랩되어 스토리지 커패시터를 구성하는 스토리지 전극(112a)이 형성되고, 액티브 영역 외곽부에는 얼라인키가 상기 블랙 매트릭스와 동일층에 구비되어 반도체층의 결정화 및 패터닝 과정에서 사용된다. In the active region of the TFT array substrate 111 according to the present invention, as illustrated in FIG. 2, a black matrix 122 that shields light leakage from an edge of a unit pixel and a region provided with a thin film transistor, and the black matrix A buffer layer 113 formed on the entire surface of the substrate, a gate line (not shown) and a data line (not shown) defining a plurality of unit pixels perpendicularly intersecting with each other; An n-type TFT controlling turn-on or turn-off, a pixel electrode 117 connected to a drain electrode 115b of the n-type TFT through a contact hole to apply a signal voltage to the liquid crystal, and the n-type TFT A storage electrode 112a overlapping a portion extending from the semiconductor layer 114 of the semiconductor layer 114 to form a storage capacitor, and an alignment key is disposed on the same layer as the black matrix on the outer portion of the active region. It is used in the crystallization process and the patterning of the control semiconductor layer.

이 때, 상기 n형 TFT는 n형 불순물이 도핑된 소스/드레인 영역과 채널층(114a)을 가지는 반도체층(114)과, 상기 반도체층(114)과 절연되어 상기 반도체층(114)의 채널층(114a) 상부에 오버랩되는 게이트 전극(112)과, 상기 게이트 전극(112)과 절연되어 콘택홀을 통해 상기 반도체층(114)의 소스/드레인 영역에 각각 콘택되는 소스/드레인 전극(115a,115b)으로 구성된다. 도시하지는 않았으나, p형 TFT는 p형 불순물이 도핑된 반도체층과, 게이트 전극과, 소스/드레인 전극을 포함 하여 구성된다.In this case, the n-type TFT is insulated from the semiconductor layer 114 having a source / drain region and a channel layer 114a doped with n-type impurities, and the semiconductor layer 114 is insulated from the channel of the semiconductor layer 114. A gate electrode 112 overlapping the layer 114a and a source / drain electrode 115a insulated from the gate electrode 112 and contacting the source / drain regions of the semiconductor layer 114 through contact holes, respectively; 115b). Although not shown, the p-type TFT includes a semiconductor layer doped with p-type impurities, a gate electrode, and a source / drain electrode.

이상에서, 게이트 배선, 게이트 전극(112), 스토리지 전극(112a)이 동일층에 구비되고, 데이터 배선, 소스/드레인 전극이 동일층에 구비되며, 상기 반도체층(114)과 게이트 전극(112) 사이의 전면에는 게이트 절연막(116)이 더 형성되고, 상기 게이트 전극(112)과 소스/드레인 전극(115a,115b) 사이의 전면에는 층간절연막(118)이 더 형성되며, 상기 소스/드레인 전극(115a,115b)과 화소전극(117) 사이의 전면에는 보호막(119)이 더 형성된다.In the above, the gate wiring, the gate electrode 112 and the storage electrode 112a are provided on the same layer, the data wiring and the source / drain electrode are provided on the same layer, and the semiconductor layer 114 and the gate electrode 112 are provided. A gate insulating film 116 is further formed on the front surface, and an interlayer insulating film 118 is further formed on the front surface between the gate electrode 112 and the source / drain electrodes 115a and 115b, and the source / drain electrode ( A passivation layer 119 is further formed on the entire surface between the 115a and 115b and the pixel electrode 117.

이러한 TFT 어레이 기판(111)에 대향하는 컬러필터 어레이 기판(121)에는 색상구현을 위한 R,G,B의 컬러필터층(123)이 형성되어 있고, 상기 TFT 어레이 기판(111)과 컬러필터 어레이 기판(121) 사이에는 액정층(131)이 형성되어 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 컬러필터 어레이 기판의 컬러필터층 상에는 공통전극이 더 구비되어 화소전극과 함께 액정층의 구동을 제어하기 위한 전계를 형성한다. The color filter array substrate 121 facing the TFT array substrate 111 is provided with color filter layers 123 of R, G, and B for color realization. The TFT array substrate 111 and the color filter array substrate are formed. The liquid crystal layer 131 is formed between the 121. Although not shown, a common electrode is further provided on the color filter layer of the color filter array substrate to form an electric field for controlling the driving of the liquid crystal layer together with the pixel electrode.

즉, 본 발명에 의한 액정표시소자는 블랙 매트릭스를 컬러필터 어레이 기판이 아닌, TFT 어레이 기판에 형성하는 것을 특징으로 한다. That is, the liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the black matrix is formed on the TFT array substrate instead of the color filter array substrate.

이와같이, 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스를 하부기판에 형성함으로써 합착 마진을 고려할 필요가 없으므로 블랙 매트릭스의 면적을 줄일 수 있고, 그 결과 소자의 개구부를 넓힐 수 있다. 종래와 본 발명의 액정표시소자를 비교한 결과 L'만큼 개구부가 확보되었다.(도1 및 도 2 참고)As such, by forming a black matrix for preventing light leakage on the lower substrate, it is not necessary to consider the bonding margin, thereby reducing the area of the black matrix and consequently widening the opening of the device. As a result of comparing the conventional liquid crystal display device with the present invention, an opening was secured by L '(see FIGS. 1 and 2).

또한, 상기 블랙 매트릭스(122)과 동일층에 얼라인키(Align key)(도 4의 130)를 동시에 형성하여 구비할 수 있는데, 상기 얼라인키는 비정질 실리콘을 패터 닝할 때 사용하는 것으로, 상기 비정질 실리콘을 패터닝하여 반도체층으로 형성할 때 상기 얼라인키를 기준으로 하여 노광마스크를 얼라인시킨 후 노광, 현상 및 식각 과정을 수행하여 반도체층을 패터닝한다. In addition, an alignment key (130 in FIG. 4) may be simultaneously formed on the same layer as the black matrix 122, and the alignment key is used when patterning amorphous silicon. When the semiconductor layer is patterned to form a semiconductor layer, the semiconductor layer is patterned by performing an exposure, development, and etching process after aligning an exposure mask based on the alignment key.

그리고, 상기 얼라인키는 반도체층을 결정화할 때에도 사용가능한데, 도 4에 도시된 바와 같이, 얼라인키(130)를 이용하여 결정화 장비에 장착되어 있는 CCD 카메라(150)를 이용한 얼라인키(130) 인식 기능을 통해 미세 얼라인한 후, 결정화를 진행한다. 그러면, 얼라인키를 기준으로 결정화 위치를 정확하게 찾을 수 있어, 그레인 바운더리(Grain boundary) 위치 제어가 가능하게 되며 이를 통해서 패널 전체의 채널층의 그레인 바운더리를 균일하게 제어할 수 있게 됨으로써 소자의 전기적 특성이 패널전체에 대해 균일해진다. In addition, the alignment key may be used to crystallize the semiconductor layer. As illustrated in FIG. 4, the alignment key 130 may be recognized using the CCD camera 150 mounted on the crystallization equipment using the alignment key 130. After fine alignment through the function, the crystallization proceeds. Then, the crystallization position can be precisely found based on the alignment key, so that the grain boundary position can be controlled, and the grain boundary of the channel layer of the entire panel can be uniformly controlled. It becomes uniform with respect to the whole panel.

구체적으로, 상기의 CMOS 액정표시소자의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.Specifically, the manufacturing method of the CMOS liquid crystal display device is as follows.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연기판(111) 상에 전도성 흑연 또는 광반사율이 적은 전도성 유기 고분자 수지나, 광의 간섭 작용을 이용하여 광반사율을 줄이기 위한 Cr 또는 Cr산화물(CrO)과 같은 금속재료를 증착하고 제 1 마스크를 사용한 포토식각기술로 패터닝하여 블랙 매트릭스(122) 및 얼라인키(도 4의 130)를 형성한다. First, as shown in FIG. 3A, conductive graphite or a conductive organic polymer resin having low light reflectance on the insulating substrate 111, or Cr or Cr oxide (CrO) for reducing light reflectance by using interference of light. A metal material is deposited and patterned by photolithography using a first mask to form a black matrix 122 and an alignment key (130 in FIG. 4).

상기 얼라인키는 후공정에서 반도체층을 패터닝할 때와 반도체층을 결정화할 때, 패터닝하고자 하는 위치와 결정화하고자 하는 위치를 정확하고 미세하게 조절하기 위해 사용한다. The alignment key is used to precisely and finely adjust the position to be patterned and the position to be crystallized when patterning the semiconductor layer and crystallizing the semiconductor layer in a later step.

다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스 및 얼라인키를 포함한 상기 절연기판(111) 전면에 실리콘 산화물(SiO2)을 화학기상증착법등을 이용하여 버퍼층(113)을 형성한다. 이러한 버퍼층은 절연기판(111) 및 블랙 매트릭스(122)로부터 반도체층(114)으로 이물질이 확산됨을 방지하고, 블랙 매트릭스(122)에 대한 반도체층(114)의 접촉특성을 개선시키고 두 패턴을 서로 절연시키는 역할을 한다.Next, as shown in Figure 3b, a silicon oxide (SiO 2) on the entire surface of the insulating substrate 111 including the black matrix and aligned inki by using a chemical vapor deposition to form a buffer layer (113). This buffer layer prevents the diffusion of foreign matter from the insulating substrate 111 and the black matrix 122 into the semiconductor layer 114, improves the contact characteristics of the semiconductor layer 114 with respect to the black matrix 122, and mutually It serves to insulate.

이후, 상기 버퍼층(113)을 포함한 전면에 비정질 실리콘(Amorphous Silicon;a-Si:H)을 SiH4 와 H2 혼합가스를 이용한 플라즈마 화학기상증착 방법으로 증착한 후, 결정화 장비에 장착되어 있는 CCD 카메라를 이용한 얼라인키 인식 기능을 통해 결정화장비를 미세 얼라인한 후, 상기 반도체층에 레이저 빔을 조사하거나 열처리하여 급속히 용융 및 응고시킴으로써 비정질실리콘인 반도체층을 다결정 실리콘으로 결정화한다.(도 4참고)Thereafter, amorphous silicon (a-Si: H) is deposited on the entire surface including the buffer layer 113 by plasma chemical vapor deposition using SiH 4 and H 2 mixed gas, and then mounted on a crystallization device. After fine-aligning the crystallization equipment through an alignment key recognition function using a camera, the semiconductor layer, which is amorphous silicon, is crystallized into polycrystalline silicon by rapidly melting and solidifying the laser layer by irradiating or heat treating the semiconductor layer.

계속해서, 상기 얼라인키를 이용하여 제 2 마스크를 배치한 후 포토식각기술로 패터닝하여 n형 TFT의 반도체층(114) 및 p형 TFT의 반도체층(도시하지 않음)을 형성한다. 이때, n형 TFT의 반도체층은 스토리지 커패시터 영역에까지 연장형성되어 스토리지 커패시터 하부전극 역할을 하게 된다. Subsequently, the second mask is disposed using the alignment key and then patterned by photolithography to form the semiconductor layer 114 of the n-type TFT and the semiconductor layer (not shown) of the p-type TFT. At this time, the semiconductor layer of the n-type TFT extends to the storage capacitor region to serve as a storage capacitor lower electrode.

다음, 상기 반도체층 위에 포토레지스트(도면에는 도시하지 않음)를 도포하고 제 3 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 스토리지 커패시터 영역의 반도체층(114)만 오픈시키고 나머지영역의 포토레지스트는 남겨둔다. 이후, 기판 전면에 스토리지 도핑(Storage Doping)을 수행하여 스토리지 커패시터 영역의 반도체층(114)에 불순물을 도핑한다. Next, a photoresist (not shown) is applied on the semiconductor layer and patterned by photolithography using a third mask to open only the semiconductor layer 114 in the storage capacitor region and leave the photoresist in the remaining region. Thereafter, storage doping is performed on the entire surface of the substrate to dope impurities into the semiconductor layer 114 of the storage capacitor region.

다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(114)을 포함한 전면에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기 절연물질을 플라즈마 강화형 화학 증기 증착 방법으로 증착하여 게이트 절연막(116)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 3C, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) is deposited on the entire surface including the semiconductor layer 114 by a plasma enhanced chemical vapor deposition method to form a gate insulating film ( 116).

그 후, 상기 게이트 절연막(116) 상부에 저저항 금속층 일예로, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등을 증착하고, 제 4 마스크를 사용한 포토식각기술로 패터닝하여 게이트 배선(도시하지 않음), 게이트 전극(112) 및 스토리지 전극(112a)을 형성한다.  After that, the low-resistance metal layer may be formed on the gate insulating layer 116, for example, copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti), or tantalum ( Ta), molybdenum-tungsten (MoW), and the like are deposited and patterned by a photoetch technique using a fourth mask to form a gate wiring (not shown), a gate electrode 112, and a storage electrode 112a.

상기 게이트 전극은 n형 TFT 및 p형 TFT의 게이트 전극을 포함하고, 후공정을 통해 형성될 반도체층의 채널층에 상응하는 위치에 형성하며, 상기 게이트 배선과 일체형으로 연결되어 주사신호를 전달받는다. 그리고, 상기 스토리지 전극(112a)은 스토리지 도핑된 부분에 오버랩되도록 형성하여, 스토리지 도핑된 반도체층(114)과 그 위에 적층된 게이트 절연막(116)과 함께 스토리지 커패시터를 구성한다. The gate electrode includes a gate electrode of an n-type TFT and a p-type TFT, is formed at a position corresponding to a channel layer of a semiconductor layer to be formed through a later process, and is integrally connected to the gate wiring to receive a scan signal. . The storage electrode 112a is formed to overlap the storage doped portion to form a storage capacitor together with the storage doped semiconductor layer 114 and the gate insulating layer 116 stacked thereon.

계속하여, 상기 게이트 전극(112) 및 스토리지 전극(112a)을 마스크로 하여 절연기판(111) 전면에 저농도의 n형 불순물 이온을 도핑하여, 상기 게이트 전극(112) 양측에 LDD(Lightly Doped Drain) 도핑층(도시하지 않음)을 형성한다. 이 때, n형 불순물이 도핑이 되지 않은 영역이 채널층(114a)이 된다. n-도핑층인 LDD도핑층은 게이트 전극에 인접한 n+도핑층인 소스/드레인 영역 내측에 형성되어, 접합부위에 걸리는 전기장을 감소시켜 오프 전류를 줄이는 역할을 한다.Subsequently, lightly doped drain (LDD) is doped on both sides of the gate electrode 112 by doping low concentration n-type impurity ions onto the entire surface of the insulating substrate 111 using the gate electrode 112 and the storage electrode 112a as a mask. A doping layer (not shown) is formed. At this time, the region where the n-type impurity is not doped becomes the channel layer 114a. The LDD doped layer, which is an n-doped layer, is formed inside the source / drain region, which is an n + doped layer adjacent to the gate electrode, and serves to reduce an off current by reducing an electric field applied to a junction.

그 후, 상기 게이트 전극(112)을 포함한 전면에 포토레지스트를 도포한 후, 제 5 마스크를 이용한 포토식각기술로, p형 TFT 영역 및 스토리지 영역을 완전히 블로킹하고 n형 TFT영역의 반도체층(114)이 노출되도록 패터닝한 다음, 절연기판(111) 전면에 인(P) 등을 이용하여 고농도의 n형 불순물 이온을 도핑하여 n형 TFT영역의 반도체층(14)에 소스/드레인 영역을 형성하고 이를 활성화시킨다. 이때, 상기 포토레지스트로 LDD도핑층을 블로킹하여 n형 불순물을 도핑한다. Thereafter, after the photoresist is applied to the entire surface including the gate electrode 112, the photoetching technique using the fifth mask completely blocks the p-type TFT region and the storage region, and the semiconductor layer 114 of the n-type TFT region. ) And then doped with a high concentration of n-type impurity ions using phosphorus (P) on the entire surface of the insulating substrate 111 to form a source / drain region in the semiconductor layer 14 of the n-type TFT region. Activate it. At this time, the LDD doped layer is blocked with the photoresist to dope n-type impurities.

이어서, 상기 포토레지스트를 스트립핑하고, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(112)을 포함한 전면에 새로운 포토레지스트(160)를 도포한 후, 제 6 마스크를 이용한 포토식각기술로, n형 TFT영역과 스토리지 영역을 완전히 블로킹하고 p형 TFT영역의 제 2 반도체층이 노출되도록 패터닝한 다음, 절연기판(111) 전면에 붕소(B) 등을 이용하여 고농도의 p형 불순물 이온을 도핑하여 p형 TFT영역의 반도체층(도시하지 않음)에 소스/드레인 영역을 형성하고 이를 활성화시킨다.Subsequently, the photoresist is stripped and a new photoresist 160 is applied to the entire surface including the gate electrode 112, as shown in FIG. 3D. Blocking the type TFT region and the storage region completely, patterning the second semiconductor layer of the p type TFT region to be exposed, and then doping a high concentration of p type impurity ions using boron (B) on the entire surface of the insulating substrate 111. Source / drain regions are formed in a semiconductor layer (not shown) of the p-type TFT region and are activated.

그 후, 상기 포토레지스트를 스트립핑하고, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(112)을 포함한 기판 전면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등의 절연물질을 PECVD 방법으로 증착하여 층간 절연막(118)을 형성한 후, 상기 층간절연막(118)을 포함한 전면에 감광특성을 가진 포토레지스트를 도포하고, 제 7 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 층간절연막(118)과 게이트 절연막(116)을 선택적으로 제거하여, n형 TFT 및 p형 TFT의 소스/드레인 영역이 노출되도록 콘택홀을 형성한다. Thereafter, the photoresist is stripped, and as shown in FIG. 3E, an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is deposited on the entire surface of the substrate including the gate electrode 112 by PECVD to form an interlayer insulating film 118. After forming the photoresist, a photoresist having a photosensitive characteristic is applied to the entire surface including the interlayer insulating layer 118, and the interlayer insulating layer 118 and the gate insulating layer 116 are selectively removed by a photoetching technique using a seventh mask. Thus, contact holes are formed to expose the source / drain regions of the n-type TFT and the p-type TFT.

계속해서, 상기 콘택홀이 매립되도록 저저항 금속층 일예로, 구리(Cu), 알루 미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등을 증착하고, 제 8 마스크를 이용한 포토식각기술을 이용하여 상기 저저항 금속층을 패터닝하여 상기 반도체층(114)의 소스/드레인 영역에 각각 연결되는 소스/드레인 전극(115a,115b) 및 상기 소스전극과 일체형으로 형성되는 데이터 배선(도시하지 않음)을 형성한다. 상기 소스/드레인 전극은 n형 TFT 및 p형 TFT의 소스/드레인 전극을 포함한다. Subsequently, the low-resistance metal layer is embedded such that copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), chromium (Cr), titanium (Ti), and tantalum (Ta). Source / drain electrodes deposited on the source / drain regions of the semiconductor layer 114 by depositing molybdenum-tungsten (MoW), patterning the low-resistance metal layer using a photoetching technique using an eighth mask, and the like. Data lines (not shown) formed integrally with the source electrodes 115a and 115b are formed. The source / drain electrodes include source / drain electrodes of n-type TFTs and p-type TFTs.

이로써, 상기 n형 반도체층(114), 게이트 전극(112), 소스/드레인 전극(115a,115b)으로 구성되어 각 화소영역 또는 구동회로부에 형성되는 n형 TFT가 완성되고, 도시하지는 않았으나, p형 반도체층, 게이트 전극, 소스/드레인 전극으로 구성되어 구동회로부에 형성되는 p형 TFT가 완성되어, 결국, CMOS 박막트랜지스터가 완성된다.As a result, an n-type TFT composed of the n-type semiconductor layer 114, the gate electrode 112, and the source / drain electrodes 115a and 115b and formed in each pixel region or the driving circuit unit is completed, but is not illustrated. A p-type TFT composed of a type semiconductor layer, a gate electrode, and a source / drain electrode, which is formed in the driving circuit portion, is completed. As a result, a CMOS thin film transistor is completed.

이후, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 소스/드레인 전극(115a,115b)을 포함한 전면에 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등의 무기절연물질을 증착하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene)또는 아크릴계 물질과 같은 유기 절연물질을 도포하여 보호막(119)을 형성하고, 제 9 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 드레인 전극(115b)이 노출되도록 상기 보호막을 패터닝하여 콘택홀을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 3F, an inorganic insulating material such as silicon nitride or silicon oxide is deposited on the entire surface including the source / drain electrodes 115a and 115b or an organic insulating material such as benzocyclobutene (BCB) or an acrylic material. The protective film 119 is formed to form a contact hole, and the protective film is patterned to expose the drain electrode 115b by a photoetching technique using a ninth mask to form a contact hole.

마지막으로, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(115b)에 콘택되도록 ITO 또는 IZO 등을 증착하고, 제 10 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 화소영역에 화소전극(117)을 형성한다.Finally, ITO or IZO is deposited to contact the drain electrode 115b through the contact hole, and patterned by photolithography using a tenth mask to form the pixel electrode 117 in the pixel region.

상기에서와 같이 블랙 매트릭스를 CMOS-TFT 어레이 기판에 형성함으로써, 총 10번의 마스크를 사용하여 n형 TFT 및 p형 TFT를 포함하는 어레이 기판을 완성하게 된다.By forming the black matrix on the CMOS-TFT array substrate as described above, a total of 10 masks are used to complete the array substrate including the n-type TFT and the p-type TFT.

이와같이, 다양한 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 TFT 어레이 기판은 컬러필터층(123) 및 공통전극(도시하지 않음)이 형성된 컬러필터 어레이 기판(121)을 대향합착한 후, 상기 두 기판 사이에 액정층(131)을 형성하고 액정주입구를 밀봉함으로써 액정표시소자를 완성한다. As described above, the TFT array substrate on which the various thin film transistors (TFT) are formed is bonded to the color filter array substrate 121 on which the color filter layer 123 and the common electrode (not shown) are formed, and then the liquid crystal layer is formed between the two substrates. 131 is formed and the liquid crystal inlet is sealed to complete the liquid crystal display element.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.

상기와 같은 본 발명의 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following effects.

즉, 상하부 기판의 합착마진으로 인해 블랙 매트릭스의 설계마진을 충분히 확보하였던 종래와 달리, 블랙 매트릭스를 TFT 어레이 기판에 형성함으로써 블랙 매트릭스의 설계마진을 축소할 수 있다. 따라서, 블랙 매트릭스에 의해 차광되는 영역이 작아지므로 소자의 개구부가 넓어진다. That is, unlike the prior art in which the design margin of the black matrix is sufficiently secured due to the bonding margin of the upper and lower substrates, the design margin of the black matrix can be reduced by forming the black matrix on the TFT array substrate. Therefore, since the area shielded by the black matrix becomes smaller, the opening of the element becomes wider.

또한, 비정질실리콘을 결정화하기 이전에, 블랙 매트릭스를 형성하는 공정에서 얼라인키를 동시에 형성함으로써, 상기 비정질실리콘층의 결정화시 상기 얼라인키를 통해 결정화장비를 원하는 위치에 정확하게 미세-얼라인한 후 결정화를 할 수 있게 된다. 따라서, 그레인 바운더리(Grain boundary) 위치 제어가 가능하게 되며 결국, 패널 전체에 대한 결정화가 균일하게 이루어져 소자의 전기적 특성이 균일해진다. In addition, prior to crystallizing the amorphous silicon, by forming an alignment key in the process of forming a black matrix at the same time, during the crystallization of the amorphous silicon layer through the alignment key to precisely fine-align the crystallization equipment to a desired position and then crystallization You can do it. Therefore, grain boundary position control becomes possible, and as a result, the crystallization of the entire panel is uniform, resulting in uniform electrical characteristics of the device.

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 기판 상에 블랙 매트릭스 및 얼라인키를 동시에 형성하는 단계와, Simultaneously forming a black matrix and an alignment key on the first substrate, 상기 블랙 매트릭스와 얼라인키를 포함한 상기 제 1 기판 전면에 버퍼층을 형성하는 단계와, Forming a buffer layer on the entire surface of the first substrate including the black matrix and an alignment key; 상기 버퍼층 전면에 비정질 실리콘을 증착하는 단계와, Depositing amorphous silicon over the buffer layer; 상기 얼라인키를 인식할 수 있는 CCD 카메라가 장착된 결정화장비를 상기 비정질 실리콘 상에 위치시키고, 상기 CCD 카메라가 상기 얼라인키를 인식하여 상기 결정화장비를 정렬한 후, 상기 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화하는 단계와,Place a crystallization device equipped with a CCD camera capable of recognizing the alignment key on the amorphous silicon, and after the CCD camera recognizes the alignment key to align the crystallization device, crystallization of the amorphous silicon into polycrystalline silicon To do that, 상기 다결정 실리콘을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계와, Patterning the polycrystalline silicon to form a semiconductor layer; 상기 반도체층을 포함한 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와,Forming a gate insulating film on the entire surface including the semiconductor layer; 상기 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와,Forming a gate electrode on the gate insulating layer on the semiconductor layer; 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 상기 반도체층에 불순물을 도핑하는 단계와, Doping the semiconductor layer with impurities using the gate electrode as a mask; 상기 게이트 전극을 포함한 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와, Forming an interlayer insulating film on the entire surface including the gate electrode; 상기 층간절연막 상에 상기 반도체층에 콘택하는 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와, Forming a source / drain electrode contacting the semiconductor layer on the interlayer insulating film; 상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계와, Forming a protective film on the entire surface including the source / drain electrodes; 상기 보호막 상에 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계와, Forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the passivation layer; 상기 제 1 기판에 제 2 기판을 대향합착시키고 그 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.And attaching a second substrate to the first substrate so as to face each other and forming a liquid crystal layer therebetween. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 반도체층에 불순물을 도핑하는 단계는,Doping an impurity in the semiconductor layer, 제 1 반도체층에 n+불순물을 주입하는 단계와,Implanting n + impurity into the first semiconductor layer, 상기 제 1 반도체층을 마스킹하고 제 2 반도체층에 p+불순물을 주입하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.Masking the first semiconductor layer and injecting p + impurities into the second semiconductor layer. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 반도체층의 패터닝하는 단계에서, 상기 얼라인키를 기준으로 포토식각공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.In the patterning of the semiconductor layer, a method of manufacturing a liquid crystal display device, characterized in that for performing a photo-etching process based on the alignment key. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 반도체층을 패터닝하는 단계 이후, After patterning the semiconductor layer, 상기 반도체층의 소정 부위에 대해 스토리지 도핑을 수행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.And performing storage doping of a predetermined portion of the semiconductor layer. 제 10 항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계에서, In the forming of the gate electrode, 상기 스토리지 도핑된 반도체층 상부에 스토리지 전극을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.And forming a storage electrode on the storage doped semiconductor layer. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 블랙 매트릭스는 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 하부와, 상기 반도체층, 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함하여 구성되는 박막트랜지스터 하부에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.And the black matrix is formed under the gate wiring and the data wiring, and under the thin film transistor including the semiconductor layer, the gate electrode, and the source / drain electrode. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 얼라인키는 상기 제 1 기판의 액티브 영역 외곽부에 복수개 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법. And a plurality of alignment keys formed at an outer portion of an active region of the first substrate.
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