KR101341774B1 - Liquid Crystal Display and Method For Manufacturing of The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정표시장치는 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극, 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 및 상기 박막 트랜지스터 상부에 대응되어 상기 제 1 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 화소 영역에 대응되어 형성되는 컬러 필터층 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same. In particular, the liquid crystal display device includes a first substrate and a second substrate facing each other, a gate line and a data line crossing the first substrate to define a pixel region; A thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line, a pixel electrode formed in the pixel region, a gate line, a data line, and a black matrix formed on the first substrate corresponding to an upper portion of the thin film transistor, And a liquid crystal layer between the first and second substrates and a color filter layer formed on at least two substrates corresponding to the pixel area.
액정표시장치, 블랙 매트릭스, 빛샘 방지, 개구율 향상 LCD, black matrix, light leakage prevention, aperture ratio improvement
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도1 is an exploded perspective view showing a general liquid crystal display device
도 2는 일반적인 액정표시장치를 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view showing a general liquid crystal display device.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도3 is a plan view illustrating a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 본 발명 제 1 실시예의 액정표시장치를 나타낸 단면도4 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a first exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 3.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도5A through 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도6 is a plan view showing a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'선 및 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 본 발명 제 2 실시예의 액정표시장치를 나타낸 단면도FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, taken along lines III-III 'and IV-IV' of FIG.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도8A through 8F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도9 is a plan view illustrating a liquid crystal display according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 10은 도 9의 Ⅴ-Ⅴ'선 및 Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 본 발명 제 3 실시예의 액정표시장치를 나타낸 단면도FIG. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to a third exemplary embodiment of the present invention, taken along lines V-V ′ and VI-VI ′ of FIG. 9.
도 11a 내지 도 11i는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도11A to 11I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 명칭><Name of main part of drawing>
11, 112, 212, 312 : 게이트 라인11, 112, 212, 312: gate line
14, 120, 220, 320 : 데이터 라인14, 120, 220, 320: data lines
17, 126, 226, 326 : 화소전극17, 126, 226, 326: pixel electrode
21, 128, 228, 328 : 블랙 매트릭스21, 128, 228, 328: black matrix
24, 154, 323a : 공통 전극24, 154, 323a: common electrode
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 하부기판에 블랙 매트릭스를 형성하여 개구율을 높일 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, by forming a black matrix on a lower substrate to increase the aperture ratio.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.(PDP), Electro Luminescent Display (ELD), Vacuum Fluorescent (VFD), and the like have been developed in recent years in response to the demand for display devices. Display) have been studied, and some of them have already been used as display devices in various devices.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으 로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.Among them, LCD is currently being used most frequently as a substitute for CRT (Cathode Ray Tube) for mobile image display devices because of its excellent image quality, light weight, thinness, and low power consumption. In addition to the mobile use, various developments have been made for television and computer monitors for receiving and displaying broadcast signals.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 일반적인 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a general liquid crystal display device, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a general liquid crystal display device.
일반적인 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 기판(10) 및 제 2 기판(20)과, 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이에 주입된 액정층(30)으로 구성된다.A general liquid crystal display device may be broadly divided into a liquid crystal panel displaying an image and a driver for applying a driving signal to the liquid crystal panel, and the liquid crystal panel has a predetermined space and is bonded to the
보다 구체적으로 설명하면, 기판(10)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(11)이 배열되고, 게이트 라인(11)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(14)이 배열된다. 그리고, 게이트 라인(11)과 데이터 라인(14)에 의해 정의되는 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(17)이 형성되고, 각 게이트 라인(11)과 데이터 라인(14)이 교차하는 부분에는 게이트 라인(11)의 스캔 신호에 따라 턴온/턴오프되어 데이터 라인(14)의 데이터 신호를 각 화소 전극(17)에 인가하는 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 이를 박막 트랜지스터 어레이 기판이라 한다.In more detail, a plurality of
이때, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 라인(11)으로부터 돌출된 게이트 전극(11a), 게이트 전극(11a)을 포함한 기판 전면에 형성된 게이트 절연막(12), 게이 트 전극(11a) 상부의 게이트 절연막(12) 상에 형성된 반도체층(13), 데이터 라인(14)으로부터 반도체층(13)으로 돌출되고, 일정 간격 이격되어 형성된 소스 전극(14a) 및 드레인 전극(14b)으로 구성되어 있다.In this case, the thin film transistor T may include a
그리고 제 2 기판(20)에는 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(21)과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R,G,B 컬러 필터층(22)과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극(24)이 형성되어 있다. 이를 컬러 필터 어레이 기판이라 한다.The
상기와 같은 액정표시장치는 화소 전극(17)과 공통 전극(24) 사이의 전계에 의해 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이에 형성된 액정층(30)의 액정이 배향되고, 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.In the liquid crystal display as described above, the liquid crystal of the
한편, 제 2 기판(20)에 형성되는 블랙 매트릭스층(21)은 기판(10)과 제 2 기판(20)을 합착할 때 미스얼라인으로 인하여 빛샘이 발생하는 것을 방지하기 위하여 합착마진을 고려하여 형성된다. 따라서 블랙 매트릭스층(21)의 폭이 넓어지므로 개구율이 감소하는 문제점이 있다.On the other hand, the
또한, 종래 기술에 의한 액정표시장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인층, 반도체층, 데이터 라인층, 보호막의 콘택홀, 화소 전극을 형성하기 위해서, 최소한 총 5번의 마스크를 사용하는데, 이와 같이 마스크의 사용횟수가 많아지면 공정이 복잡해지고 공정 시간 및 공정 비용이 많이 소요되므로 공정효율이 크게 떨어진다.In addition, the thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device according to the related art uses at least five masks in order to form a gate line layer, a semiconductor layer, a data line layer, a contact hole of a passivation layer, and a pixel electrode. As the number of times of use increases, process efficiency is greatly reduced because the process becomes complicated and the process time and process cost are high.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 하부 기판상에 블랙 매트릭스를 형성함으로써 합착 마진의 설계가 필요없어 개구율을 높일 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, by forming a black matrix on a lower substrate, thereby increasing the aperture ratio without designing a bonding margin. .
그리고, 노광 마스크의 사용횟수를 줄임으로써 공정을 단순화시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same, which can simplify the process by reducing the frequency of use of the exposure mask.
또한, 하부 기판상에 블랙 매트릭스를 형성함으로써, 상부기판에 컬러 필터만이 형성되어 러빙에 의한 불량이 발생하지 않는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, by forming a black matrix on a lower substrate so that only a color filter is formed on the upper substrate so that a defect due to rubbing does not occur.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 액정표시장치는 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 화소 영역에 형성된 화소 전극, 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 및 상기 박막 트랜지스터 상부에 대응되어 상기 제 1 기판 상에 형성되는 블랙 매트릭스, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 화소 영역에 대응되어 형성되는 컬러 필터층 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The liquid crystal display device of the present invention according to the above object is a gate line and data line to define a pixel region by crossing each other on the first substrate and the second substrate facing each other, the gate line and the data line A thin film transistor formed at an intersection of the thin film transistor, a pixel electrode formed in the pixel region, the gate line, a data line, and a black matrix formed on the first substrate so as to correspond to an upper portion of the thin film transistor; And a liquid crystal layer between the color filter layer formed corresponding to the pixel region and the first and second substrates.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 액정표시장치는 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 평행하게 형성된 공통 라인, 상기 게 이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 화소 영역에 서로 교번하여 형성되는 화소 전극 및 공통 전극, 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 상부에 대응되며, 상기 공통 전극과 일체형으로 상기 제 1 기판 상에 형성되는 공통 전극 패턴, 상기 공통 전극 패턴 상에 형성되는 블랙 매트릭스, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 화소 영역에 대응되어 형성되는 컬러필터층 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The liquid crystal display of the present invention according to the above object has a first substrate and a second substrate facing each other, a gate line and a data line to define a pixel region crossing each other on the first substrate, in parallel with the gate line A common line formed, a thin film transistor formed at an intersection of the gate line and a data line, a pixel electrode and a common electrode alternately formed in the pixel region, and corresponding to an upper portion of the gate line, a data line, and a thin film transistor, A common electrode pattern integrally formed with the electrode on the first substrate, a black matrix formed on the common electrode pattern, a color filter layer formed corresponding to at least the pixel region on the second substrate, and the first and second It characterized in that it comprises a liquid crystal layer between the two substrates.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 액정표시장치는 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판, 상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터, 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 상부에 대응되어 상기 제 1 기판 상에 형성되는 절연성의 블랙 매트릭스, 상기 블랙 매트릭스 형성 부위를 제외하여 상기 제 1 기판 상에 형성되며, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 화소 영역에 대응되어 형성되는 컬러 필터층 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The liquid crystal display device of the present invention according to the above object is a gate line and data line to define a pixel region by crossing each other on the first substrate and the second substrate facing each other, the gate line and the data line An insulating black matrix formed on the first substrate corresponding to an upper portion of the thin film transistor, the gate line, the data line, and the thin film transistor, wherein the black matrix is formed on the first substrate. And a pixel electrode electrically connected to the thin film transistor, a color filter layer formed corresponding to at least the pixel region on the second substrate, and a liquid crystal layer between the first and second substrates.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계, 상기 제 1 기판 상에 제 1 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 게이트 라인 및 이에 돌출되는 게이트 전극, 상기 게이트 라인과 평행하는 공통 라인을 형성하는 단계, 상기 게이트 라인 및 공통라인을 포함한 상기 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상에 비정질 실리콘층을 증착하고, 이를 패터닝하여 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층을 포함한 기판 전면에 제 2 금속 물질층을 증착하고, 이를 패터닝하여 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 라인 및 이로부터 돌출되어 반도체층 상에 소정 간격을 두고 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 및 드레인 전극을 포함한 기판 전면에 투명 금속층 및 차광 금속층을 적층하고, 이를 패터닝하여 상기 화소 영역에 서로 교번하는 화소 전극 및 공통 전극과, 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 게이트 전극, 및 소스/드레인 전극의 상부에 대응되며, 상기 공통 전극과 일체형으로 상기 제 1 기판 상에 공통 전극 패턴, 상기 공통 전극 패턴 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 제 2 기판 상에 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 화소 영역에 대응되도록 컬러 필터층을 형성하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.According to the above-described method, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention may include preparing a first substrate and a second substrate, depositing a first metal material on the first substrate, and patterning the first metal material, thereby patterning the first and second substrates in one direction. Forming a gate line and a gate electrode protruding therefrom, a common line parallel to the gate line, forming a gate insulating film on an entire surface of the substrate including the gate line and the common line, and forming amorphous silicon on the gate insulating film Depositing a layer and patterning the semiconductor layer to form a semiconductor layer on the gate insulating layer on the gate electrode; depositing a second metal material layer on the entire surface of the substrate including the semiconductor layer; A data line defining a pixel region and protruding therefrom and spaced apart on the semiconductor layer Forming a source and a drain electrode, stacking a transparent metal layer and a light shielding metal layer on an entire surface of the substrate including the source and drain electrodes, and patterning the pixel electrode and the common electrode to alternate with each other in the pixel area; Forming a common electrode pattern on the first substrate and a black matrix on the common electrode pattern integrally with the common electrode and corresponding to the upper portion of the line, the gate electrode, and the source / drain electrode; And forming a color filter layer on the second substrate so as to correspond to at least the pixel region, and forming a liquid crystal layer between the first and second substrates.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 서로 대향되는 제 1 기판 및 제 2 기판를 준비하는 단계, 상기 제 1 기판 상에 금속 물질을 증착하고, 이를 패터닝하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 형성되는 게이트 라인 및 이에 돌출되는 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 라인을 포함한 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부 전면에 비정질 실리콘층, 금속 물질층을 적층하고, 이를 패터닝하여 상기 게이트 라인과 교차되고, 게이트 전극 상부로 돌출되는 반도체층, 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 라인 및 이로부터 돌출되어 반도체층 상에 소정 간격을 두고 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 소스/드레인 전극을 포함한 기판 전면에 차광성 절연층을 증착하고, 이를 패터닝하여 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 게이트 전극, 소스/드레인 전극 상부에 대응되어 블랙 매트릭스를 형성하는 단계, 상기 블랙 매트릭스 상부에 투명 금속층을 증착하고, 리프트 오프 공정을 통해 상기 블랙 매트릭스 형성 부위를 제외하여 상기 화소 영역에 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 제 2 기판 상에 적어도 상기 화소 영역에 대응되도록 컬러 필터층을 형성하는 단계 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.According to the above-described method, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention may include preparing a first substrate and a second substrate that face each other, depositing a metal material on the first substrate, and patterning the first and second substrates in one direction with a predetermined interval. Forming a gate line and a gate electrode protruding therefrom; forming a gate insulating film on the entire surface of the substrate including the gate line; stacking an amorphous silicon layer and a metal material layer on the entire upper surface of the gate insulating film; The semiconductor layer is patterned to intersect the gate line and protrudes over the gate electrode, the data line intersects the gate line to define a pixel region, and protrudes therefrom to form source and drain electrodes at predetermined intervals on the semiconductor layer. And the gate line, the data line, and the source / drain electrodes. Depositing a light blocking insulating layer on the entire surface of the substrate and patterning the light blocking insulating layer to form a black matrix on the gate line, the data line, the gate electrode, and the source / drain electrode, and depositing a transparent metal layer on the black matrix, Forming a pixel electrode in the pixel region except for the black matrix forming region through a lift-off process, forming a color filter layer on the second substrate to correspond at least to the pixel region, and the first and second And forming a liquid crystal layer between the substrates.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시장치 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a liquid crystal display and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선 및 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 본 발명 제 1 실시예의 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.FIG. 3 is a plan view showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention along lines II ′ and II-II ′ of FIG. 3. It is a cross section.
본 발명에 의한 액정표시장치는 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 재질의 제 1 기판(110) 상에 일정한 간격을 갖고 일방향으로 형성되는 게이트 라인(112) 및 이에 돌출되는 게이트 전극(112a)과, 게이트 라인(112)을 포함한 제 1 기판(110)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(114)과, 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막(114) 상에 형성되는 반도체층(116)과, 게이트 라인(114)과 수직한 방향으로 형성되어 화소 영역을 정의하는 데이터 라인(120)과, 데이터 라인(120)으 로부터 반도체층(116)의 상측으로 돌출되고, 서로 일정간격 이격되어 형성되는 소스 전극(120a) 및 드레인 전극(122)과, 드레인 전극(122) 상에 콘택홀을 갖고 데이터 라인(120), 소스 전극(120a) 및 드레인 전극(122)을 포함한 제 1 기판(110) 전면에 형성되는 보호막(124)과, 콘택홀에 의해 드레인 전극(122)에 전기적으로 연결되면서 화소 영역에 형성되는 화소 전극(126)과, 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(120) 상측의 보호막(124) 상부에 형성되는 블랙 매트릭스(128)로 구성되어 있다.3 and 4, the liquid crystal display according to the present invention, the
이때, 블랙 매트릭스(128)는 게이트 전극(112a), 게이트 절연막(114), 반도체층(116), 소스/드레인 전극(120a, 122), 보호막(124), 화소 전극(126)으로 구성된 박막 트랜지스터의 상측에 더 형성된다.In this case, the
이때, 박막 트랜지스터, 게이트 라인(112), 데이터 라인(120), 블랙 매트릭스(128)가 형성된 기판을 박막 트랜지스터 어레이 기판이라고 한다. In this case, the substrate on which the thin film transistor, the
그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 대응되는 컬러필터 어레이 기판이 형성된다. 컬러필터 어레이 기판은 투명한 유리 재질의 제 2 기판(150) 상에 컬러필터층(152) 및 공통 전극(154)이 형성되고, 종래와 달리 블랙 매트릭스는 컬러필터 어레이 기판에 형성되지 않는다. Then, a color filter array substrate corresponding to the thin film transistor array substrate is formed. In the color filter array substrate, the
상기에서는 공통 전극(154)을 컬러필터 어레이 기판에 형성하여, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된 화소 전극(126)과 전계를 형성시켜 구동하게 되지만, 공통 전극(154)을 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성되어 횡전계를 발생시켜 구동하는 것도 가능하다.In the above, the
즉, 블랙 매트릭스를 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성시킴으로써, 블랙 매트릭스의 폭을 정함에 있어서 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착마진을 고려하지 않아도 된다.That is, by forming the black matrix on the thin film transistor array substrate, it is not necessary to consider the bonding margin between the thin film transistor array substrate and the color filter substrate in determining the width of the black matrix.
또한, 종래에는 컬러필터 기판에서 블랙 매트릭스와 컬러필터층이 중첩되는 부분에서 단차가 발생하여 러빙 불량이 일어나 빛샘현상이 발생하였으나, 본 발명에서는 컬러필터 기판에서는 컬러필터만이 형성되어 러빙에 의한 불량이 발생하지 않으므로, 빛샘을 방지하여 콘트라스트비를 높일 수 있다.In addition, in the prior art, a step was generated at a portion where the black matrix and the color filter layer overlapped in the color filter substrate, and rubbing defects occurred, resulting in light leakage. Since it does not occur, the light leakage can be prevented to increase the contrast ratio.
이와같이 구성된 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러필터 기판은 일정 공간을 갖고 합착되고, 양 기판 사이에는 액정층이 형성된다.The thin film transistor array substrate and the color filter substrate configured as described above are bonded to each other with a predetermined space, and a liquid crystal layer is formed between both substrates.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.5A through 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 먼저, 도 5a와 같이, 투명한 유리 재질의 제 1 기판(110) 상에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 저저항 금속 물질을 적어도 한층 이상으로 증착한다.In the manufacturing method of the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, first, copper (Cu), aluminum (Al), and aluminum alloy (AlNd) are formed on the transparent
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 금속 물질을 패터닝하여 게이트 라인(도 3의 112) 및 게이트 라인에서 분기 되는 게이트 전극(112a)을 형성한다. 이어, 게이트 전극(112a)을 포함한 제 1 기판(110) 전면에 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiOx) 등의 절연물질을 증착하여 게이트 절연막(114)을 형성한다. Subsequently, the metal material is patterned through photo and etching processes to form a
도 5b와 같이, 게이트 절연막(114) 상부의 전면에 순수한 비정질 실리콘과 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 적층하고, 포토 및 식각 공정을 통해 순수한 비정질 실리콘과 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 패터닝하여 게이트 전극(112a) 상부의 게이트 절연막(114) 상에 반도체층(116)을 형성한다.As shown in FIG. 5B, pure amorphous silicon and amorphous silicon including impurities are stacked on the entire surface of the
도 5c와 같이, 반도체층(116)을 포함한 게이트 절연막(114) 상의 제 1 기판(110) 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속 물질 중 어느 하나를 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하고, 이를 패터닝하여 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 라인(120)과, 데이터 라인(120)으로부터 반도체층으로 돌출되고, 서로 일정 간격 이격되는 소스 전극(120a) 및 드레인 전극(122)을 형성한다. 그리고, 소스 전극(120a)과 드레인 전극(122) 사이에 위치한 불순물이 포함된 비정질 실리콘층은 제거한다.5C, copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), and chromium (Cr) are formed on the entire surface of the
도 5d와 같이, 반도체층(116), 데이터 라인(120), 소스 전극(120a), 드레인 전극(122)을 포함한 제 1 기판(110) 전면에 무기재료인 SiNx, SiO2를 화학기상증착 방법으로 증착하거나, 유기재료인 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin)를 도포하여 보호막(124)을 형성한다.As shown in FIG. 5D, a method for chemical vapor deposition of SiNx and SiO 2 , which are inorganic materials, on the entire surface of the
도 5e와 같이, 드레인 전극(122)의 표면이 소정부분 노출되도록 보호막(124)을 패터닝하여 콘택홀(140)을 형성한다.As illustrated in FIG. 5E, the
다음으로 콘택홀(140)을 포함한 제 1 기판(110) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 금속을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 투명한 금속을 패터닝하여 화소 영역에서 콘택홀을 통해 드레인 전극(122)과 전기적으로 연결되도록 화소 전극(126)을 형성한다.Next, a transparent metal, such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), is deposited on the entire surface of the
이때 게이트 전극(112a), 게이트 절연막(114), 반도체층(116), 소스/드레인 전극(120a, 122), 보호막(124), 화소 전극(126)이 게이트 라인 및 데이터 라인(114)의 교차하는 부위에서 박막 트랜지스터를 구성한다.In this case, the
도 5f와 같이, 보호막(124) 상의 제 1 기판(110) 전면에 감광성 블랙 유기물질인 수지를 도포하여 수지막을 형성한다. 수지막 상부에 마스크를 대응시키고, UV램프를 이용하여 노광한 후 현상하여, 게이트 라인, 데이터 라인(120), 박막 트랜지스터 상부에 블랙 매트릭스(128)를 형성한다.As shown in FIG. 5F, a resin, which is a photosensitive black organic material, is coated on the entire surface of the
이때, 수지막은 빛을 받는 부분이 현상되는 포지티브형(positive type)과 빛을 받지 않는 부분이 현상되는 네거티브형(negative type)으로 나눌 수 있다.In this case, the resin film may be divided into a positive type in which a part receiving light is developed and a negative type in which a part not receiving light is developed.
또한, 종래와 같이 블랙 매트릭스(128)를 크롬(Cr) 등의 금속을 이용하여 포토 및 식각 공정을 통하여 형성하는 것도 가능하다. 그러나 크롬(Cr) 대신 수지를 블랙 매트릭스(128)로 사용하는 경우에는 상술한 바와 같이 현상 후에 별도의 에칭과정을 요하지 않으므로 블랙 매트릭스(128) 형성과정이 보다 간단하다.In addition, the
도 5g와 같이, 투명한 유리 재질의 제 2 기판(150) 상에 R, G, B 컬러필터층(152)을 형성하고, 그 상부의 전면에 공통 전극(154)을 형성한다. 종래와 달리 블랙 매트릭스는 컬러필터 어레이 기판에 형성되지 않는다. As shown in FIG. 5G, the R, G, and B color filter layers 152 are formed on the
이어, 서로 대향하는 제 1 및 제 2 기판(110, 150) 사이에 액정층을 형성한다.Next, a liquid crystal layer is formed between the first and
다음으로 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ'선 및 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 본 발명 제 2 실시예의 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.6 is a plan view showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention according to lines III-III 'and IV-IV' of FIG. 6. It is sectional drawing which shows.
본 발명에 의한 액정표시장치는 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 재질의 기판(210) 상에 일정한 간격을 갖고 일방향으로 형성되는 게이트 라인(212) 및 이에 돌출되는 게이트 전극(212a)과, 게이트 라인(212)과 평행하게 형성되는 공통 라인(230)과, 게이트 라인(212) 및 공통라인(230)을 포함한 기판(210)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(214)과, 게이트 전극(212a) 상부의 게이트 절연막(214) 상에 형성되는 반도체층(216)과, 게이트 라인(212)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 라인(220) 및 이로부터 돌출되어 반도체층(216)의 일측에 형성되는 소스 전극(220a)과, 반도체층(216)의 타측에 형성되는 제 1 패턴부(222a), 공통라인(230)의 상부에 형성되는 제 2 패턴부(222b), 제 1 및 제 2 패턴부(222a, 222b)를 서로 연결시켜주는 연결부(222c)로 이루어진 드레인 전극(222)과, 드레인 전극(222)의 제 2 패턴부(222b) 상부에 콘택홀(240)을 갖고, 게이트 라인(212), 데이터 라인(220), 소스 전극(220a) 및 드레인 전극(222)을 포함한 기판(210) 전면에 형성되는 보호막(224)과, 콘택홀(240)에 의해 드레인 전극(222)에 전기적으로 연결되면서 화소 영역에 데이터 라인(220)과 평행하게 형성되는 화소 전극(226)과, 게이트 라인(212), 데이터 라인(220), 게이트 전극(212a), 소스 전극(220a) 및 드레인 전극(222)의 제 1 패턴부(222a)의 상부에 형성되는 공통 전극 패턴(232) 및 이로부터 돌출되어 화소 전극(226)과 서로 교번하여 형성되는 공통 전극(232a)과, 공통 전극 패턴(232) 상부에 형성되는 블랙 매트릭스(228)로 구성되어 있다.6 and 7, the liquid crystal display according to the present invention has a
상기에서 공통 라인(230)의 단부는 공통 전극 패턴(232)과 서로 전기적으로 연결되어 있다. The ends of the
액정표시장치는 표시 영역과 비표시 영역으로 나누어져 있으며, 공통 전극 패턴(232)은 표시 영역 전체에 모두 연결되어 형성되어 있다. 비표시 영역에서는 패드부가 형성되는데, 이때 패드부가 외부의 회로와 연결되도록 하기 위해 상부에 전극 패턴이 형성되며, 이는 공통 전극 패턴(232)이 형성될 때 동시에 형성되며, 서로 전기적으로 연결되어 있지는 않다.The liquid crystal display is divided into a display area and a non-display area, and the
이때, 게이트 라인(112), 데이터 라인(120), 소스/드레인 전극(220a, 222), 블랙 매트릭스(128)가 형성된 기판을 박막 트랜지스터 어레이 기판이라고 한다. In this case, the substrate on which the
그리고, 도시하지 않았지만, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 대응되는 컬러필터 어레이 기판이 형성된다. 컬러 필터 어레이 기판에는 컬러필터가 형성되고, 종래와 달리 블랙 매트릭스는 컬러 필터 어레이 기판에 형성되지 않는다.Although not shown, a color filter array substrate corresponding to the thin film transistor array substrate is formed. A color filter is formed on the color filter array substrate, and unlike the conventional art, the black matrix is not formed on the color filter array substrate.
즉, 블랙 매트릭스를 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성시킴으로써, 블랙 매트릭스의 폭을 정함에 있어서 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착마진을 고려하지 않아도 된다.That is, by forming the black matrix on the thin film transistor array substrate, it is not necessary to consider the bonding margin between the thin film transistor array substrate and the color filter substrate in determining the width of the black matrix.
또한, 종래에는 컬러필터 기판에서 블랙 매트릭스와 컬러필터층이 중첩되는 부분에서 단차가 발생하여 러빙 불량이 일어나 빛샘현상이 발생하였으나, 본 발명에서는 컬러필터 기판에서는 컬러필터만이 형성되어 러빙에 의한 불량이 발생하지 않으므로, 빛샘을 방지하여 콘트라스트비를 높일 수 있다.In addition, in the prior art, a step was generated at a portion where the black matrix and the color filter layer overlapped in the color filter substrate, and rubbing defects occurred, resulting in light leakage. Since it does not occur, the light leakage can be prevented to increase the contrast ratio.
제 2 실시예의 액정표시장치의 구동 모드는 횡전계방식(In-Plane Switching Mode)으로 공통 전극이 컬러필터 기판에 형성되지 않고, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성된다. 이때, 공통 전극과 화소 전극이 서로 교번하여 형성됨으로써 횡전계를 발생시키는 모드이다.The driving mode of the liquid crystal display of the second embodiment is an in-plane switching mode, in which a common electrode is not formed on the color filter substrate but is formed on the thin film transistor array substrate. In this case, the common electrode and the pixel electrode are alternately formed to generate a transverse electric field.
이와같이 구성된 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러필터 기판은 일정 공간을 갖고 합착되고, 양 기판 사이에는 액정층이 형성된다.The thin film transistor array substrate and the color filter substrate configured as described above are bonded to each other with a predetermined space, and a liquid crystal layer is formed between both substrates.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.8A to 8F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 먼저, 도 8a와 같이, 투명한 유리 재질의 기판(210) 상에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 저저항 금속 물질을 적어도 한층 이상으로 증착한다. In the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention, first, as shown in FIG. 8A, on a
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 금속 물질을 패터닝하여 게이트 라인(도 6의 212)과, 게이트 라인에서 돌출되는 게이트 전극(212a)과, 게이트 라인과 평행하게 형성되는 공통라인(230)을 형성한다. 이어, 게이트 라인 및 공통라인(230)을 포함한 기판(210) 전면에 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiOx) 등의 절연물질을 증착하여 게이트 절연막(214)을 형성한다. Subsequently, the metal material is patterned through photo and etching processes to form a
도 8b와 같이, 게이트 절연막(214) 상부의 전면에 순수한 비정질 실리콘과 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 적층하고, 포토 및 식각 공정을 통해 순수한 비정질 실리콘과 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 패터닝하여 게이트 전극(212a) 상 부의 게이트 절연막(214) 상에 반도체층(216)을 형성한다.As shown in FIG. 8B, pure amorphous silicon and amorphous silicon including impurities are stacked on the entire surface of the
이어, 반도체층(216)을 포함한 게이트 절연막(214) 상의 기판(210) 전면에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속 물질 중 어느 하나를 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하고, 이를 패터닝하여 게이트 라인과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 라인(220)과, 데이터 라인(220)으로부터 반도체층(216)의 일측으로 돌출된 소스 전극(220a)과, 반도체층의 타측에 제 1 패턴부(222a), 공통라인(230)의 상부에 제 2 패턴부(222b), 제 1 및 제 2 패턴부를 서로 연결시켜주는 연결부(222c)로 이루어진 드레인 전극(222)을 형성한다. 그리고, 소스 전극(220a)과 드레인 전극(222)의 제 1 패턴부(222a) 사이에 위치한 불순물이 포함된 비정질 실리콘층은 제거한다.Next, copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), chromium (Cr), and titanium (Ti) on the entire surface of the
이때, 공통라인(230)과 드레인 전극(222)의 제 2 패턴부(222b) 사이에 게이트 절연막(214)이 게재되어 있어, 스토리지 캐패시터를 이루고 있다. 스토리지 캐패시터는 데이터 신호를 안정적으로 유지시키도록 하기 위해 필요한 것이다.At this time, the
도 8c와 같이, 게이트 라인(212), 데이터 라인(220), 소스 전극(220a), 드레인 전극(222)을 포함한 기판 전면에 유기재료인 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin)를 도포하여 보호막(224)을 형성한다.As shown in FIG. 8C, an organic material, benzocyclobutene (BCB), an acrylic resin (acryl resin) is coated on the entire surface of the substrate including the
도 8d와 같이, 드레인 전극(222)의 제 2 패턴부(222b) 표면이 소정부분 노출되도록 보호막(224)을 패터닝하여 콘택홀(240)을 형성한다.As shown in FIG. 8D, the
이어, 보호막(224)을 포함한 기판 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 금속층(250)과 크롬 및 크롬산화물의 이중막으로 이루어진 차광금속층(252)을 연속으로 증착한다.Subsequently, a transparent metal layer 250 such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) and a light shielding
이어, 차광금속층(252) 상부에 감광성 물질인 포토 레지스트(254)를 도포한 후, 회절마스크(260)를 대응시키고, UV램프를 이용하여 노광시키고, 현상을 한다. Subsequently, after the
이때, 회절마스크(260)는 데이터 라인(220), 게이트 라인(212), 소스 전극(220a), 드레인 전극(222)의 제 1 패턴부(222a), 반도체층(216)의 상부에서 빛을 차광하는 차광부(260a)와, 공통 전극(도 7의 232a) 및 화소 전극(도 7의 226)이 형성될 부분에서 빛을 반만 투과하는 반투과부(260c)와, 나머지 부분에서 빛을 모두 투과하는 투과부(260b)로 구성된다.In this case, the
따라서, 회절마스크(260)를 이용하여 포토 레지스트(254)를 노광하고 현상하면, 차광부(260a)에 대응하는 포토 레지스트(254)는 그대로 남아있고, 반투과부(260c)에 대응하는 포토 레지스트(254)는 차광부(260a)에 대응하는 포토 레지스트(254)보다 더 얇은 두께의 포토 레지스트(254)가 남게 되며, 투과부(260b)에 대응하는 포토 레지스트(254)는 전부 제거된다.Therefore, when the
도 8e와 같이, 현상된 포토 레지스트(254)를 마스크로 이용한 식각 공정을 통해 투명금속층(250) 및 차광금속층(252)을 일괄 패터닝한다. 이때 회절마스크(260)의 투과부(260b)에 대응하는 부분의 투명금속층(250) 및 차광금속층(252)이 모두 제거된다. 반면, 회절마스크(260)의 차광부(260a) 및 반투과부(260c)에 대응하는 부분의 투명금속층(250) 및 차광금속층(252)은 그대로 남아있다.As illustrated in FIG. 8E, the transparent metal layer 250 and the light shielding
이때, 게이트 라인(212), 데이터 라인(220), 게이트 전극(212a), 소스 전극(220a) 및 드레인 전극(222)의 제 1 패턴부(222a) 각각의 상부에 오버랩하는 투명금속층(250)은 공통 전극 패턴(232)으로 형성되고, 공통 전극 패턴(232) 상에 접하는 차광 금속층(252)은 블랙 매트릭스(228)로 형성된다. In this case, the transparent metal layer 250 overlapping the upper portions of the
상기에서, 보호막(224)을 사이에 두고, 게이트 라인(212) 및 데이터 라인(220)과 공통 전극 패턴(232)이 서로 오버랩되어 있으므로, 기생 캐패시턴스가 생기게 된다. 그러나 본 발명에서는 보호막으로 유기재료인 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin)를 사용함으로써 캐패시턴스의 유전체 역할을 하고 있는 보호막(224)의 유전율을 낮춤으로써 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있다.In the above, since the
이어, 산소(O2) 에싱(ashing) 공정을 통해 회절마스크(260)의 반투과부(260c)에 대응하는 포토 레지스트(254)를 제거한다. Next, the
도 8f와 같이, 에싱된 포토 레지스트(256)를 마스크로 이용한 식각 공정을 통해 차광금속층(252)을 패터닝한다. 이때, 화소영역에서 투명금속층(250) 상의 차광금속층(252)이 제거됨으로써, 화소영역에서 상호 교번하는 화소 전극(226)과 공통 전극(232a)이 투명금속층(250)으로 형성된다. 여기서, 화소 전극(226)은 데이터 라인과 평행하게 형성되고, 콘택홀(240)에 의해 드레인 전극(222)과 전기적으로 연결된다. 그리고, 공통 전극(232a)은 공통 전극 패턴(232)로부터 돌출되고, 화소 전극(226)과 교차된다.As illustrated in FIG. 8F, the light shielding
상기에서 차광금속층(252)으로 크롬 및 크롬 산화막을 사용하였으나, 본 발명의 제 2 실시예에서는 이에 한정되는 것이 아니라, 빛을 차단할 수 있는 금속이면 모두 사용가능하며, 이는 본 발명의 보호범위에 속함이 당연하다.Although the chromium and the chromium oxide film are used as the light blocking
다음으로, 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 평 면도이고, 도 10은 도 9의 Ⅴ-Ⅴ'선 및 Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 본 발명 제 3 실시예의 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.Next, FIG. 9 is a plan view showing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a liquid crystal of a third embodiment of the present invention according to lines V-V ′ and VI-VI ′ of FIG. 9. A cross-sectional view showing a display device.
본 발명에 의한 액정표시장치는 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 재질의 기판(310) 상에 일정한 간격을 갖고 일방향으로 형성되는 게이트 라인(312) 및 이에 돌출되는 게이트 전극(312a)과, 게이트 라인(312)을 포함한 기판(310)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(314)과, 게이트 라인(312)과 교차되어 형성되는 제 1 반도체층(315)과, 게이트 전극(312a) 상부의 게이트 절연막(314) 상에 형성되는 제 2 반도체층(316)과, 제 1 반도체층(315) 상부에 형성되는 데이터 라인(320) 및 이에 돌출되고 상기 제 2 반도체층(316) 양측 단에 일정한 간격을 갖고 형성되는 소스 전극(320a) 및 드레인 전극(322)과, 드레인 전극(322) 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀(340)을 갖고 데이터 라인(320), 소스/드레인 전극(320a, 322)을 포함한 기판(310) 전면에 형성되는 보호막(324)과, 콘택홀(340)을 통해 드레인 전극(322)과 전기적으로 연결되어 화소 영역에 형성되는 화소 전극(326)과, 게이트 라인(312), 데이터 라인(320), 소스 전극(320a) 및 드레인 전극(340) 상부에서 화소 전극(326)과 오버랩되지 않도록 형성된 블랙 매트릭스(328)로 구성된다.9 and 10, the liquid crystal display according to the present invention, the
그리고, 게이트 라인(312) 및 데이터 라인(320)의 단부에는 각각 게이트 패드부(G.P) 및 데이터 패드부(D.P)를 더 포함하여 구성되어 있으며, 이는 외부 구동회로에 접속되는 부분이다.The
게이트 패드부(G.P)는 게이트 라인(312)의 끝단에 형성되는 게이트 패드 패턴(313)과, 게이트 패드 패턴(313) 상부에 형성된 제 1 투명전극 패턴(327)으로 이 루어져 있다. 이때, 게이트 패드 패턴(313) 상부의 게이트 절연막(314)에 제 1 패드홀(342)이 형성되어 있어, 이를 통해 게이트 패드 패턴(313)과 제 1 투명전극 패턴(327)이 전기적으로 연결된다.The gate pad part G.P includes a
데이터 패드부(D.P)는 제 1 반도체층(315)의 끝단에 형성되는 제 3 반도체층(317)과, 데이터 라인(320) 끝단의 제 3 반도체층(317) 상부에 형성되는 데이터 패드 패턴(321)과, 데이터 패드 패턴(321)의 상부에 형성되는 제 2 투명전극 패턴(329)으로 이루어져 있다. 이때, 데이터 패드 패턴(321) 상부의 보호막(324)에 제 2 패드홀(344)이 형성되어 있어, 이를 통해 데이터 패드 패턴(321)과 제 2 투명전극 패턴(329)이 전기적으로 연결된다.The data pad part DP includes a
이때, 게이트 라인(312), 데이터 라인(320), 게이트 패드부(G.P), 데이터 패드부(D.P), 블랙 매트릭스(328)가 형성된 기판을 박막 트랜지스터 어레이 기판이라고 한다. In this case, the substrate on which the
그리고, 도시하지 않았지만, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 대응되는 컬러필터 어레이 기판이 형성된다. 컬러필터 어레이 기판에는 컬러필터 및 공통 전극이 형성되고, 종래와 달리 블랙 매트릭스는 컬러필터 어레이 기판에 형성되지 않는다.Although not shown, a color filter array substrate corresponding to the thin film transistor array substrate is formed. The color filter and the common electrode are formed on the color filter array substrate, and unlike the related art, the black matrix is not formed on the color filter array substrate.
즉, 블랙 매트릭스를 박막 트랜지스터 어레이 기판에 형성시킴으로써, 블랙 매트릭스의 폭을 정함에 있어서 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착마진을 고려하지 않아도 된다.That is, by forming the black matrix on the thin film transistor array substrate, it is not necessary to consider the bonding margin between the thin film transistor array substrate and the color filter substrate in determining the width of the black matrix.
이와같이 구성된 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러필터 기판은 일정 공간을 갖고 합착되고, 양 기판 사이에는 액정층이 형성된다.The thin film transistor array substrate and the color filter substrate configured as described above are bonded to each other with a predetermined space, and a liquid crystal layer is formed between both substrates.
또한, 종래에는 컬러필터 기판에서 블랙 매트릭스와 컬러필터층이 중첩되는 부분에서 단차가 발생하여 러빙 불량이 일어나 빛샘현상이 발생하였으나, 본 발명에서는 컬러필터 기판에서는 컬러필터만이 형성되어 러빙에 의한 불량이 발생하지 않으므로, 빛샘을 방지하여 콘트라스트비를 높일 수 있다.In addition, in the prior art, a step was generated at a portion where the black matrix and the color filter layer overlapped in the color filter substrate, and rubbing defects occurred, resulting in light leakage. Since it does not occur, the light leakage can be prevented to increase the contrast ratio.
도 11a 내지 도 11i는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 11A to 11I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 먼저, 도 11a와 같이, 투명한 유리 재질의 기판(310) 상에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 저저항 금속 물질을 적어도 한층 이상으로 증착한다.In the manufacturing method of the liquid crystal display according to the third embodiment of the present invention, first, as shown in FIG. 11A, copper (Cu), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), and molybdenum on a
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 금속 물질을 패터닝하여 게이트 라인(도 9의 312) 및 게이트 라인에서 분기 되는 게이트 전극(312a)과, 게이트 라인의 끝단에 게이트 패드 패턴(313)을 형성한다. Subsequently, the metal material is patterned through photo and etching processes to form a
도 11b와 같이, 게이트 전극(312a) 및 게이트 패드 패턴(313)을 포함한 기판(310) 전면에 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiOx) 등의 절연물질을 증착하여 게이트 절연막(314)을 형성한다. As illustrated in FIG. 11B, a
이어, 게이트 절연막(314) 상부의 전면에 순수한 비정질 실리콘과 불순물이 포함된 비정질 실리콘을 적층하여 비정질 실리콘층(372)을 형성하고, 비정질 실리콘층(372) 상부에 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등의 저저항 금속 물질 중 어느 하나를 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착하여 금속 물질층(374)을 형성한다.Subsequently, pure amorphous silicon and amorphous silicon containing impurities are stacked on the entire surface of the
이어, 금속 물질층(374) 상부에 감광성 물질인 포토 레지스트(354)를 도포한 후, 포토 레지스트(354) 상부에 제 1 마스크(360)를 대응시켜 UV 램프를 이용하여 노광시킨 뒤, 노광된 포토 레지스트(354)를 현상한다.Subsequently, after the
이때, 제 1 마스크는 현상된 포토 레지스트(354)가 이중 단차를 가지도록 하기 위해 회절마스크를 사용하는데, 회절마스크는 데이터 라인(도 9의 320), 소스/드레인 전극(320a, 322), 데이터 패드 패턴(321)이 형성될 부분에서 빛을 차광하는 차광부(360a)와, 소스 전극(320a)과 드레인 전극(322) 사이에 채널이 형성되는 부분에서 빛을 반만 투과하는 반투과부(360c)와, 나머지 부분에서 빛을 모두 투과하는 투과부(360b)로 구성된다. In this case, the first mask uses a diffraction mask to cause the developed
따라서, 제 1 마스크(360)를 이용하여 포토 레지스트(354)를 노광하고 현상하면, 차광부(360a)에 대응하는 포토 레지스트(354)는 그대로 남아있고, 반투과부(360c)에 대응하는 포토 레지스트(354)는 차광부(360a)에 대응하는 포토 레지스트(354)보다 더 얇은 두께의 포토 레지스트(354)가 남게 되며, 투과부(360b)에 대응하는 포토 레지스트(354)는 전부 제거된다.Therefore, when the
도 11c와 같이, 현상된 포토 레지스트(354)를 마스크로 이용하여 금속 물질층(374) 및 비정질 실리콘층(372)을 패터닝한다. 이때, 제 1 마스크(360)의 투과부(360b)에 대응하는 부분의 금속 물질층(374) 및 비정질 실리콘층(372)이 모두 제거된다. 반면, 제 1 마스크(360)의 차광부(360a) 및 반투과부(360c)에 대응하는 부 분의 금속 물질층(374) 및 비정질 실리콘층(372)은 그대로 남아있다.As shown in FIG. 11C, the
이때, 비정질 실리콘층(372)이 패터닝되어 게이트 라인(312)과 교차되어 형성되는 제 1 반도체층(315)과, 게이트 전극(312a) 상부의 게이트 절연막(314) 상에 형성되는 제 2 반도체층(316)과, 제 1 반도체층(315)의 끝단에 형성되는 제 3 반도체층(317)이 형성된다. 제 1 내지 제 3 반도체층(315, 316, 317)의 상부에는 금속 물질층(374) 남아있다.In this case, the
이어, 산소(O2) 에싱(ashing) 공정을 통해 제 1 마스크(360)의 반투과부(360c)에 대응하는 포토 레지스트(354)를 제거한다. Next, the
도 11d와 같이, 에싱된 포토 레지스트(356)를 마스크로 이용하여 식각 공정을 통해 금속 물질층(374)을 패터닝하여, 제 1 반도체층(315) 상부에 데이터 라인(320)과, 데이터 라인에서 돌출되고 상기 제 2 반도체층(316) 양측 단에 일정한 간격을 갖는 소스 전극(320a) 및 드레인 전극(322)과 데이터 라인(320) 끝단의 제 3 반도체층(317) 상부에 형성되는 데이터 패드 패턴(321)을 형성한다. 그리고, 소스 전극(320a)과 드레인 전극(322) 사이에 위치한 불순물이 포함된 비정질 실리콘층을 제거하여 채널을 형성한다.As shown in FIG. 11D, the
이어, 데이터 라인(320), 소스/드레인 전극(320a, 322), 데이터 패드 패턴(321)을 포함한 기판 전면에 무기재료인 SiNx, SiO2를 화학기상증착 방법으로 증착하거나, 유기재료인 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 수지(acryl resin)를 도포하여 보호막(224)을 형성한다. Subsequently, SiNx and SiO 2 , which are inorganic materials, are deposited on the entire surface of the substrate including the
또한, 보호막(224) 상부에 빛을 차단할 수 있는 절연물질을 증착하거나 도포하여 차광성 절연층(376)을 형성한다. In addition, a light blocking insulating
도 11e와 같이, 차광성 절연층(376) 상부에 감광성 물질인 포토 레지스트(364)를 도포한 후, 포토 레지스트(364) 상부에 제 2 마스크(362)를 대응시켜 UV 램프를 이용하여 노광시킨 뒤, 노광된 포토 레지스트(364)를 현상한다.As shown in FIG. 11E, after the
이때, 제 2 마스크(362)는 현상된 포토 레지스트(364)가 이중 단차를 가지도록 하기 위해 회절마스크를 사용하는데, 회절마스크는 블랙 매트릭스(도 9의 328)가 형성될 부분에서 빛을 차광하는 차광부(362a)와, 콘택홀(도 9의 340), 제 1 패드홀(342) 및 제 2 패드홀(344)이 형성될 부분에서 빛을 모두 투과하는 투과부(362b)와, 나머지 부분에서 빛을 반만 투과하는 반투과부(362c)로 구성된다.In this case, the
따라서, 제 2 마스크(362)를 이용하여 포토 레지스트(364)를 노광하고 현상하면, 차광부(362a)에 대응하는 포토 레지스트(364)는 그대로 남아있고, 반투과부(362c)에 대응하는 포토 레지스트(364)는 차광부(362a)에 대응하는 포토 레지스트(364)보다 더 얇은 두께의 포토 레지스트(364)가 남게 되며, 투과부(362b)에 대응하는 포토 레지스트(364)는 전부 제거된다.Therefore, when the
도 11f와 같이, 현상된 포토 레지스트(364)를 마스크로 이용하여 차광성 절연층(376), 보호막(324), 게이트 절연막(314)를 패터닝한다. 이때, 제 2 마스크(362)의 투과부(362b)에 대응하는 부분의 차광성 절연층(376), 보호막(324)은 모두 제거되는 반면에, 제 2 마스크(362)의 차광부(362a) 및 반투과부(362c)에 대응하는 부분의 차광성 절연층(376), 보호막(324)은 그대로 남아있다. As shown in FIG. 11F, the light-shielding
또한, 게이트 패드 패턴(313) 상부에 위치한 게이트 절연막(314)이 제거된다. 이때, 제 2 마스크(362)의 투과부(362b)에 대응하는 부분의 게이트 절연막(314)이 모두 제거되는 것이 아닌데, 이는 드레인 전극(322), 제 3 반도체층(317) 및 데이터 패드 패턴(321)의 하부에 있는 게이트 절연막은 드레인 전극(322), 제 3 반도체층(317) 및 데이터 패드 패턴(321)에 의해 보호되어 식각되지 않기 때문이다.In addition, the
이어, 산소(O2) 에싱(ashing) 공정을 통해 제 2 마스크(362)의 반투과부(362c)에 대응하는 부분의 포토 레지스트(364)를 제거한다. Next, the
도 11g와 같이, 에싱된 포토 레지스트(366)를 마스크로 이용하여 식각 공정을 통해 차광성 절연층(376)을 패터닝하여, 게이트 라인(312), 게이트 전극(312a), 데이터 라인(320), 소스 전극(320a) 및 드레인 전극(340) 상부에 블랙 매트릭스(328)를 형성한다. 즉, 화소 영역을 제외한 부분에 블랙 매트릭스(328)를 형성한다. As shown in FIG. 11G, the light blocking insulating
또한, 게이트 패드부(G.P) 및 데이터 패드부(D.P)에서 제 1 패드홀(342) 및 제 2 패드홀(344) 주변 부위에 블랙 매트릭스(328)를 형성한다. 즉, 게이트 패드 패턴(313) 및 데이터 패드 패턴(321) 상부를 제외한 부분에 블랙 매트릭스(328)를 형성한다.In addition, the
도 11h와 같이, 에싱된 포토 레지스트(366), 보호막(324)을 포함한 기판(310) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 금속을 증착하여 투명 금속층(378)을 형성한다.11H, a
도 11i와 같이, 리프트 오프(lift off) 공정을 통해 에싱된 포토 레지스트(366)를 제거함과 동시에 에싱된 포토 레지스트(366) 상부에 형성된 투명 금속층(378)을 제거하여 콘택홀(340)을 통해 드레인 전극(322)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(326)을 화소 영역에 형성한다.As illustrated in FIG. 11I, the
또한, 제 1 패드홀(342)을 통해 게이트 패드 패턴(313)과 전기적으로 연결되는 제 1 투명전극 패턴(327)을 형성하고, 제 2 패드홀(344)을 통해 제 3 반도체층(317) 및 데이터 패드 패턴(321)과 전기적으로 연결되는 제 2 투명전극 패턴(329)을 형성한다.In addition, a first
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 액정표시장치 및 이의 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.
첫째, 하부 기판상에 블랙 매트릭스를 형성하므로 합착시 상기 상하부 기판 간에 오정렬이 발생하더라도 빛샘현상이 발생하지 않으므로 합착 마진을 고려하여 상기 블랙 매트릭스의 폭을 늘려서 설계할 필요가 없어 개구율이 증가한다.First, since a black matrix is formed on the lower substrate, light leakage does not occur even when misalignment occurs between the upper and lower substrates during bonding, so that the aperture ratio increases because the black matrix does not need to be designed in consideration of the bonding margin.
둘째, 노광마스크의 사용횟수를 줄임으로써 공정 시간 및 공정 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.Second, there is an effect that can reduce the process time and the unit cost by reducing the number of times of use of the exposure mask.
셋째, 하부 기판상에 블랙 매트릭스를 형성함으로써, 상부기판에 컬러필터만이 형성되어 적어도 일 기판 상에는 러빙에 의한 불량이 발생하지 않는바, 빛샘을 방지하여 콘트라스트비를 높일 수 있다.Third, by forming a black matrix on the lower substrate, only a color filter is formed on the upper substrate so that defects due to rubbing do not occur on at least one substrate, thereby preventing light leakage and increasing the contrast ratio.
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