KR101432571B1 - Liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 다중노출 마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 패드부 콘택홀을 형성하고, 포토리소그래피공정이 필요 없는 메탈 마스크를 이용하여 화소부에 보호막을 형성함으로써 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하는 동시에 제조비용을 절감하기 위한 것으로, 화소부와 데이터패드부 및 게이트패드부로 구분되는 제 1 기판을 제공하는 단계; 제 1 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 화소부에 게이트전극과 게이트라인을 형성하며, 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 게이트패드라인을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 게이트라인 및 게이트패드라인이 형성된 제 1 기판 위에 게이트절연막과 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 형성하는 단계; 다중노출 마스크를 이용한 제 2 마스크공정을 통해 상기 도전막이 형성된 제 1 기판 위에 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패턴을 마스크로 하여 상기 게이트절연막의 일부와 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 상기 게이트절연막의 두께 일부가 제거되어 제 1 두께를 갖도록 제 1 패드 홀을 형성하는 단계; 제 1 애싱공정을 통해 상기 제 5 감광막패턴을 제거하는 동시에 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패턴의 두께 일부를 제거하여 제 6 감광막패턴 내지 제 9 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 9 감광막패턴을 마스크로 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴을 형성하며, 상기 제 1 기판의 화소부 및 데이터패드부에 각각 상기 도전막으로 이루어진 데이터라인 및 제 1 데이터패드라인을 형성하는 단계; 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 9 감광막패턴을 마스크로 상기 게이트절연막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 상기 제 1 두께의 게이트절연막의 두께 일부가 더 제거되어 제 2 두께를 갖도록 제 2 패드 홀을 형성하는 단계; 제 2 애싱공정을 통해 상기 제 9 감광막패턴을 제거하는 동시에 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 8 감광막패턴의 두께 일부를 제거하여 제 10 감광막패턴 내지 제 12 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 10 감광막패턴 내지 제 12 감광막패턴을 마스크로 상기 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 도전막으로 이루어진 소오스전극과 드레인전극을 형성하며, 상기 제 2 두께의 게이트절연막을 선택적으로 제거하여 상기 게이트패드부에 상기 게이트패드라인의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 제 3 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 드레인전극과 직접 접속하는 화소전극을 형성하며, 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 게이트패드라인과 전기적으로 접속하는 게이트패드전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극 및 게이트패드전극이 형성된 제 1 기판의 데이터패드부와 게이트패드부를 메탈 마스크로 가린 상태에서 상기 제 1 기판의 화소부에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막이 형성된 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.The liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention can form active films, source / drain electrodes, and pad contact holes using a multiple exposure mask, and form a protective film on the pixel portion using a metal mask that does not require a photolithography process Thereby reducing the number of masks and simplifying the fabrication process and reducing manufacturing costs, comprising the steps of: providing a first substrate divided into a pixel portion, a data pad portion, and a gate pad portion; Forming a gate electrode and a gate line in a pixel portion of the first substrate through a first mask process and forming a gate pad line in a gate pad portion of the first substrate; Forming a gate insulating film, an amorphous silicon thin film, an n + amorphous silicon thin film, and a conductive film on a first substrate on which the gate electrode, the gate line, and the gate pad line are formed; Forming a first photoresist pattern to a fifth photoresist pattern on a first substrate on which the conductive layer is formed through a second mask process using a multiple exposure mask; Selectively removing a portion of the gate insulating film, the amorphous silicon thin film, the n + amorphous silicon thin film, and the conductive film using the first to fifth photoresist pattern to the gate pad portion of the first substrate, Forming a first pad hole such that a portion thereof is removed to have a first thickness; Forming a sixth photoresist pattern to a ninth photoresist pattern by removing the fifth photoresist pattern through a first ashing process and removing a portion of the thicknesses of the first photoresist pattern to the fifth photoresist pattern; Selectively removing the amorphous silicon thin film, the n + amorphous silicon thin film, and the conductive film using the sixth photoresist pattern to the ninth photoresist pattern as masks to form an active pattern of the amorphous silicon thin film in the pixel portion of the first substrate, Forming a data line and a first data pad line made of the conductive film on the pixel portion and the data pad portion of the first substrate, respectively; The gate insulating layer is selectively removed by using the sixth to ninth photoresist pattern as a mask so that a part of the gate insulating layer of the first thickness is further removed from the gate pad portion of the first substrate, Forming two pad holes; Forming a tenth photosensitive film pattern to a twelfth photosensitive film pattern by removing the ninth photosensitive film pattern and removing a part of the thickness of the sixth photosensitive film pattern to the eighth photosensitive film pattern through a second ashing process; The conductive film is selectively removed by using the tenth photosensitive film pattern to the twelfth photosensitive film pattern as masks to form a source electrode and a drain electrode of the conductive film in the pixel portion of the first substrate, Forming a first contact hole exposing a portion of the gate pad line in the gate pad portion; Forming a pixel electrode directly connected to the drain electrode in the pixel portion of the first substrate through a third mask process and electrically connecting the gate pad portion of the first substrate with the gate pad line via the first contact hole Forming a gate pad electrode to be connected; Forming a protective layer on a pixel portion of the first substrate in a state where the data pad portion and the gate pad portion of the first substrate on which the pixel electrode and the gate pad electrode are formed are masked with a metal mask; And bonding the first substrate and the second substrate on which the protective film is formed.
액정표시장치, 다중노출 마스크, 메탈 마스크, 마스크수 Liquid crystal display, multiple exposure mask, metal mask, number of masks
Description
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하는 동시에 제조비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 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 of manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can simplify a manufacturing process by reducing the number of masks, .
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Particularly, among such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD) is an apparatus for displaying an image using the optical anisotropy of a liquid crystal, and is excellent in resolution, color display and picture quality and is actively applied to a notebook or a desktop monitor have.
상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display comprises a color filter substrate, an array substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.
상기 액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 능동 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.The active matrix (AM) method, which is a driving method mainly used in the liquid crystal display, is a method of driving a liquid crystal of a pixel portion by using a thin film transistor (TFT) as a switching element.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of a typical liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the figure, the liquid crystal display comprises a
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.The
또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.The
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표 시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The
상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제작에 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a plurality of mask processes (that is, a photolithography process) to fabricate an array substrate including thin film transistors, a method of reducing the number of masks in terms of productivity is required ought.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing an array substrate in the liquid crystal display device shown in Fig.
도 2a에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(10) 위에 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 이용하여 불투명한 도전막으로 이루어진 게이트전극(21)을 형성한다.As shown in Fig. 2A, a
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(21)이 형성된 어레이 기판(10) 전면(全面)에 차례대로 제 1 절연막(15a)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 게이트전극(21) 위에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(24)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a first
이때, 상기 액티브패턴(24) 위에는 상기 액티브패턴(24)과 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(25)이 형성되게 된다.At this time, an n + amorphous silicon
이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(10) 전면에 불투명한 도 전막을 증착한 후 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 액티브패턴(24) 상부에 소오스전극(22)과 드레인전극(23)을 형성한다. 이때, 상기 액티브패턴(24) 위에 형성되어 있는 n+ 비정질 실리콘 박막패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 소정영역이 제거되어 상기 액티브패턴(24)과 소오스/드레인전극(22, 23) 사이에서 오믹-콘택(ohmic contact)층(25')을 형성하게 된다.Then, as shown in FIG. 2C, an opaque conductive film is deposited on the entire surface of the
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23)이 형성된 어레이 기판(10) 전면에 제 2 절연막(15b)을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 통해 상기 제 2 절연막(15b)의 일부 영역을 제거하여 상기 드레인전극(23)의 일부를 노출시키는 콘택홀(40)을 형성한다.2d, a second
마지막으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 투명한 도전막을 어레이 기판(10) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 5 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(40)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하는 화소전극(18)을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 2E, a transparent conductive film is deposited on the entire surface of the
상기에 설명된 바와 같이 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조에는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 최소한 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.As described above, the fabrication of the array substrate including the thin film transistor requires at least five photolithography processes for patterning the gate electrode, the active pattern, the source / drain electrode, the contact hole, and the pixel electrode.
상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨 어뜨리는 단점이 있다.The photolithography process is a series of processes for transferring a pattern drawn on a mask onto a substrate on which a thin film is deposited to form a desired pattern. The photolithography process includes a plurality of processes such as a photoresist application, an exposure, and a development process. There is a disadvantage that it falls.
특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시장치의 제조비용이 이에 비례하여 상승하게 된다.In particular, the mask designed to form the pattern is very expensive, so that the manufacturing cost of the liquid crystal display device increases proportionally as the number of masks applied to the process increases.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 3번의 마스크공정으로 액정표시장치의 어레이 기판을 제작하도록 한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device in which an array substrate of a liquid crystal display device is manufactured by three mask processes.
본 발명의 다른 목적은 상기 3번의 마스크공정에서 리프트 오프공정을 적용하지 않음으로써 상기 리프트 오프공정에 기인한 불량을 방지한 액정표시장치 및 그 제조방법 제조방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the liquid crystal display device in which a failure due to the lift-off process is prevented by not applying a lift-off process in the three mask processes.
본 발명의 또 다른 목적은 로우 셀갭(low cell gap)을 구현하는데 문제가 되고 있는 상하 기판의 쇼트불량을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can prevent a short-circuit failure of upper and lower substrates which are problematic in realizing a low cell gap.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치는 화소부와 데이터패드부 및 게이트패드부로 구분되는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 화소부에 형성되며, 제 1 도전막으로 이루어진 게이트전극과 게이트라인; 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 형성되며, 상기 제 1 도전막으로 이루어진 게이트패드라인; 상기 제 1 기판 위에 형성된 게이트절연막; 상기 게이트전극 상부에 형성된 액티브패턴; 상기 액티브패턴의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하며, 제 2 도전막으로 이루어 진 소오스/드레인전극; 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하며, 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인; 상기 게이트절연막의 일부 영역이 제거되어 상기 게이트패드라인의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀; 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 드레인전극과 직접 접속하며, 제 3 도전막으로 이루어진 화소전극; 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 형성되며, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 게이트패드라인과 전기적으로 접속하는 게이트패드전극; 상기 제 1 기판의 화소부에 형성된 보호막; 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착된 제 2 기판을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising: a first substrate divided into a pixel portion, a data pad portion, and a gate pad portion; A gate electrode and a gate line formed in a pixel portion of the first substrate and made of a first conductive film; A gate pad line formed in the gate pad portion of the first substrate and made of the first conductive film; A gate insulating film formed on the first substrate; An active pattern formed on the gate electrode; A source / drain electrode electrically connected to a source / drain region of the active pattern and made of a second conductive film; A data line crossing the gate line and defining a pixel region, the data line comprising the second conductive film; A first contact hole for removing a part of the gate insulating film to expose a part of the gate pad line; A pixel electrode directly connected to the drain electrode in a pixel portion of the first substrate, the pixel electrode being a third conductive film; A gate pad electrode formed on the gate pad portion of the first substrate and electrically connected to the gate pad line through the first contact hole; A protective film formed on a pixel portion of the first substrate; And a second substrate bonded to be opposite to the first substrate.
본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 화소부와 데이터패드부 및 게이트패드부로 구분되는 제 1 기판을 제공하는 단계; 제 1 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 화소부에 게이트전극과 게이트라인을 형성하며, 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 게이트패드라인을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 게이트라인 및 게이트패드라인이 형성된 제 1 기판 위에 게이트절연막과 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 형성하는 단계; 다중노출 마스크를 이용한 제 2 마스크공정을 통해 상기 도전막이 형성된 제 1 기판 위에 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패턴을 마스크로 하여 상기 게이트절연막의 일부와 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 상기 게이트절연막의 두께 일부가 제거되어 제 1 두께를 갖도록 제 1 패드 홀을 형성하는 단계; 제 1 애싱공정을 통해 상기 제 5 감광막패턴을 제거하는 동시에 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패턴의 두께 일부를 제거하여 제 6 감광막패턴 내지 제 9 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 9 감광막패턴을 마스크로 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴을 형성하며, 상기 제 1 기판의 화소부 및 데이터패드부에 각각 상기 도전막으로 이루어진 데이터라인 및 제 1 데이터패드라인을 형성하는 단계; 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 9 감광막패턴을 마스크로 상기 게이트절연막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 상기 제 1 두께의 게이트절연막의 두께 일부가 더 제거되어 제 2 두께를 갖도록 제 2 패드 홀을 형성하는 단계; 제 2 애싱공정을 통해 상기 제 9 감광막패턴을 제거하는 동시에 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 8 감광막패턴의 두께 일부를 제거하여 제 10 감광막패턴 내지 제 12 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 10 감광막패턴 내지 제 12 감광막패턴을 마스크로 상기 도전막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 도전막으로 이루어진 소오스전극과 드레인전극을 형성하며, 상기 제 2 두께의 게이트절연막을 선택적으로 제거하여 상기 게이트패드부에 상기 게이트패드라인의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 제 3 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 드레인전극과 직접 접속하는 화소전극을 형성하며, 상기 제 1 기판의 게이트패드부에 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 게이트패드라인과 전기적으로 접속하는 게이트패드전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극 및 게이트패드전극이 형성된 제 1 기판의 데이터패드부와 게이트패드부를 메탈 마스크로 가린 상태에서 상기 제 1 기판의 화소부에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막이 형성된 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display, including: providing a first substrate divided into a pixel portion, a data pad portion, and a gate pad portion; Forming a gate electrode and a gate line in a pixel portion of the first substrate through a first mask process and forming a gate pad line in a gate pad portion of the first substrate; Forming a gate insulating film, an amorphous silicon thin film, an n + amorphous silicon thin film, and a conductive film on a first substrate on which the gate electrode, the gate line, and the gate pad line are formed; Forming a first photoresist pattern to a fifth photoresist pattern on a first substrate on which the conductive layer is formed through a second mask process using a multiple exposure mask; Selectively removing a portion of the gate insulating film, the amorphous silicon thin film, the n + amorphous silicon thin film, and the conductive film using the first to fifth photoresist pattern to the gate pad portion of the first substrate, Forming a first pad hole such that a portion thereof is removed to have a first thickness; Forming a sixth photoresist pattern to a ninth photoresist pattern by removing the fifth photoresist pattern through a first ashing process and removing a portion of the thicknesses of the first photoresist pattern to the fifth photoresist pattern; Selectively removing the amorphous silicon thin film, the n + amorphous silicon thin film, and the conductive film using the sixth photoresist pattern to the ninth photoresist pattern as masks to form an active pattern of the amorphous silicon thin film in the pixel portion of the first substrate, Forming a data line and a first data pad line made of the conductive film on the pixel portion and the data pad portion of the first substrate, respectively; The gate insulating layer is selectively removed by using the sixth to ninth photoresist pattern as a mask so that a part of the gate insulating layer of the first thickness is further removed from the gate pad portion of the first substrate, Forming two pad holes; Forming a tenth photosensitive film pattern to a twelfth photosensitive film pattern by removing the ninth photosensitive film pattern and removing a part of the thickness of the sixth photosensitive film pattern to the eighth photosensitive film pattern through a second ashing process; The conductive film is selectively removed by using the tenth photosensitive film pattern to the twelfth photosensitive film pattern as masks to form a source electrode and a drain electrode of the conductive film in the pixel portion of the first substrate, Forming a first contact hole exposing a portion of the gate pad line in the gate pad portion; Forming a pixel electrode directly connected to the drain electrode in the pixel portion of the first substrate through a third mask process and electrically connecting the gate pad portion of the first substrate with the gate pad line via the first contact hole Forming a gate pad electrode to be connected; Forming a protective layer on a pixel portion of the first substrate in a state where the data pad portion and the gate pad portion of the first substrate on which the pixel electrode and the gate pad electrode are formed are masked with a metal mask; And bonding the first substrate and the second substrate on which the protective film is formed.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 박막 트랜지스터 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.As described above, the liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention reduce the number of masks used in the manufacture of thin film transistors, thereby reducing the manufacturing process and cost.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 리프트 오프공정에 기인한 불량을 방지함으로써 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.Further, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention provide an effect of improving the yield by preventing defects caused by the lift-off process.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 응답속도 개선을 위한 로우 셀갭을 구현하는데 문제가 되는 상하 기판의 쇼트불량을 방지할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention can prevent a short-circuit failure of the upper and lower substrates, which is a problem in realizing the low cell gap for improving the response speed, and improve the yield.
전술한 바와 같이 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨어뜨리는 단점이 있다.As described above, the photolithography process is a series of processes for transferring a pattern drawn on a mask onto a substrate on which a thin film is deposited to form a desired pattern. The photolithography process includes a photolithography process, a photolithography process, Has the disadvantage of lowering the production yield.
이에, 회절마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 한번의 마스크공정으로 형성함으로써 총 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있는 기술이 개발되었다.Thus, a technology has been developed in which an array substrate can be fabricated by a total of four mask processes by forming an active pattern and source / drain electrodes in a single mask process using a diffraction mask.
또한, 소정 형태로 패터닝된 감광성물질 위에 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)와 같은 투명한 도전성 금속물질을 소정 두께로 증착한 후 스트리퍼(stripper)와 같은 용액에 침전시켜 상기 금속물질이 증착되어 있는 감광성물질을 상기 금속물질과 함께 제거하는 리프트 오프(lift off)공정을 이용하여 어레이 기판의 제작에 사용되는 마스크수를 감소시키려는 노력이 있다.Also, a transparent conductive metal material such as indium tin oxide (ITO) is deposited on the photosensitive material patterned in a predetermined shape to a predetermined thickness, and then deposited in a solution such as a stripper to deposit the metal material There is an effort to reduce the number of masks used in the fabrication of the array substrate by using a lift off process for removing the photosensitive material together with the metal material.
이때, 상기 리프트 오프란 ITO 박막을 증착하고 포토리소그래피공정을 이용하여 소정 형태로 패터닝(patterning)하던 일반적인 방식에 비해 이전 마스크공정에 사용된 감광막을 제거하지 않고 ITO 박막을 증착한 다음 스트리퍼로 상기 감광막과 ITO 박막을 한꺼번에 제거하는 기술로 ITO 박막패턴을 형성하는데 있어 추가적인 마스크공정이 필요 없는 이점을 가지고 있다.At this time, the ITO thin film is deposited without removing the photoresist film used in the previous mask process, compared with the general method of depositing the ITO thin film and patterning the ITO thin film in a predetermined pattern by using the photolithography process, And the ITO thin film are removed at once, which has an advantage that no additional mask process is required in forming the ITO thin film pattern.
다만, 상기 리프트 오프공정은 감광막을 스트립(strip)할 수 있는 소정 시간 및 감광막과 함께 ITO 박막을 적절하게 뜯어낼 최적조건이 필요하게 되며, 이런 공정조건이 만족되지 않는 경우 스트리퍼가 감광막 및 ITO 박막의 일부를 제거하지 못하게 되어 ITO 박막패턴이 서로 단락(short)되는 불량이 발생하게 된다.However, in the lift-off process, an optimal condition for properly stripping the ITO thin film together with the photoresist and a predetermined time for stripping the photoresist layer is required. When the process conditions are not satisfied, The ITO thin film pattern may be short-circuited.
이에 본 발명은 다중노출 마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 패드부 콘택홀을 형성하고, 포토리소그래피공정이 필요 없는 메탈 마스크를 이용하여 화소부에 보호막을 형성함으로써 상기의 리프트 오프공정을 적용하지 않으면서 3번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 되는데, 이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Accordingly, in the present invention, the active pattern, the source / drain electrodes and the pad portion contact holes are formed using a multiple exposure mask, and a protective film is formed on the pixel portion using a metal mask which does not require a photolithography process, FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적 으로 나타내는 평면도로써, 설명의 편의를 위해 게이트패드부와 데이터패드부 및 화소부의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 화소를 나타내고 있다.FIG. 3 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention, and shows one pixel including a gate pad portion, a data pad portion and a thin film transistor of a pixel portion for convenience of explanation .
실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다.In an actual liquid crystal display device, N number of gate lines and M number of data lines intersect to form MxN pixels, but one pixel is shown in the figure for simplicity.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 어레이 기판(110)에는 상기 어레이 기판(110) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(116)과 데이터라인(117)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극과 함께 액정(미도시)을 구동시키는 화소전극(118)이 형성되어 있다.As shown in the figure, a
이때, 상기 본 발명의 실시예는 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식의 액정표시장치의 어레이 기판을 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 170도 이상으로 향상시킨 횡전계(In Plane Switching; IPS)방식 액정표시장치에도 적용 가능하다.Although the exemplary embodiments of the present invention describe an array substrate of a twisted nematic (TN) type liquid crystal display device that drives nematic liquid crystal molecules in a direction perpendicular to a substrate, But the present invention is not limited thereto. The present invention is also applicable to an in-plane switching (IPS) liquid crystal display device in which a liquid crystal molecule is driven in a horizontal direction with respect to a substrate to improve a viewing angle to 170 degrees or more.
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 상기 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 상기 화소전극(118)에 직접 접속하는 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.The thin film transistor includes a
상기 소오스전극(122)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(117)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(123)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 콘택홀 없이 직접 상기 화소전극(118)에 접속하게 된다.A part of the
이때, 전단에 위치한 게이트라인(116)의 일부는 게이트절연막(미도시)을 사이에 두고 그 상부의 화소전극(118)의 일부와 중첩하여 스토리지 커패시터(storage capacitor)(Cst)를 형성하게 된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터에 인가된 전압을 다음 신호가 들어올 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 즉, 상기 어레이 기판(110)의 화소전극(118)은 컬러필터 기판의 공통전극과 함께 액정 커패시터를 이루는데, 일반적으로 상기 액정 커패시터에 인가된 전압은 다음 신호가 들어올 때까지 유지되지 못하고 누설되어 사라진다. 따라서, 인가된 전압을 유지하기 위해서는 스토리지 커패시터(Cst)를 액정 커패시터에 연결해서 사용해야 한다.At this time, a portion of the
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 효과를 가진다.The storage capacitor Cst has effects such as stabilization of gray scale display and reduction of flicker and afterimage in addition to signal retention.
또한, 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(미도시)로부터 인가 받은 주사 신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 전달하게 된다.A
즉, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)은 구동회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트패드라인(116p)과 제 1 데이터패드라인(117p)에 연결되며, 상기 게이트패드라인(116p)과 제 1 데이터패드라인(117p)은 상기 게이트패드라인(116p)과 제 1 데이터패드라인(117p)에 각각 전기적으로 접속된 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)을 통해 구동회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가 받게 된다.That is, the
이때, 상기 게이트패드전극(126p)은 제 1 콘택홀(140a)을 통해 상기 게이트패드라인(116p)과 전기적으로 접속하며, 상기 데이터패드전극(127p)은 제 2 콘택홀(140b)을 통해 제 2 데이터패드라인(117p')과 전기적으로 접속하는 동시에 직접 상기 제 1 데이터패드라인(117p)과 접속하게 된다.The
도면에는 도시하지 않았지만, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(110)의 화소부에는 로운 셀갭을 구현하기 위하여 얇은 두께로 보호막이 형성되어 있다. 이때, 본 발명의 실시예의 경우에는 액정표시장치의 응답속도를 개선하기 위한 로우 셀갭을 구현하는 과정에서 이물에 의한 상하 기판의 쇼트불량을 방지하기 위해 상기 보호막을 상기 어레이 기판(110)의 화소전극(118) 상부에 위치하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.Although not shown in the drawing, a passivation layer is formed on the pixel portion of the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 다중노출 마스크, 즉 암부로 이루어진 차단영역, 모든 광을 투과시키는 제 1 투과영역, 하프-톤의 제 2 투과 영역 및 하프-톤과 슬릿부가 적용된 제 3 투과영역의 멀티 톤(multi tone) 마스크를 이용하여 한번의 마스크공정으로 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 패드부 콘택홀을 형성하고, 포토리소그래피공정이 필요 없는 메탈 마스크를 이용하여 화소부에 상기의 보호막을 형성함으로써 총 3번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 되는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.Here, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of exposure masks, that is, a blocking region made up of a dark region, a first transmissive region transmitting all light, a second transmissive region having a half- The active pattern, the source / drain electrode, and the pad portion contact hole are formed by a single mask process using a multi-tone mask in the third transmission region, and a metal mask, which does not require a photolithography process, By forming the above-described protective film, an array substrate can be manufactured by a total of three mask processes, which will be described in detail through the following manufacturing method of a liquid crystal display device.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선과 IIIb-IIIb선 및 IIIc-IIIc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 차례대로 데이터라인부와 게이트패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.4A to 4C are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process according to lines IIIa-IIIa, IIIb-IIIb, and IIIc-IIIc of the array substrate shown in FIG. 3. In the left side, And an array substrate of a data line portion and a gate pad portion is sequentially formed on the right side.
또한, 도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIId-IIId'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 데이터패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.5A to 5C are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process according to lines IIId-IIId 'of the array substrate shown in FIG. 3, and show a process of manufacturing an array substrate of a data pad portion.
도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 화소부에 게이트전극(121)과 게이트라인(116)을 형성하며 게이트패드부에 게이트패드라인(116p)을 형성한다.4A and 5A, a
또한, 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에 상기 게이트패드라인(116p)과 동일한 도전물질로 이루어진 제 2 데이터패드라인(117p')을 형성한다.A second
이때, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 게이트패드라인(116p) 및 제 2 데이터패드라인(117p')은 제 1 도전막을 상기 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, the first conductive layer is deposited on the entire surface of the
여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.Here, the first conductive layer may be formed of a metal such as aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum The same low resistance opaque conductive material can be used. The first conductive layer may have a multi-layer structure in which two or more low resistance conductive materials are stacked.
다음으로, 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 게이트패드라인(116p) 및 제 2 데이터패드라인(117p')이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하며, 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극(122, 123)을 형성한다.4B and 5B, the
이때, 상기 제 2 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)을 형성하며, 상기 데이터패드부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어진 제 1 데이터패드라인(117p)을 형성하게 된다.At this time, a
또한, 상기 제 2 마스크공정을 통해 상기 게이트절연막(115a)의 일부 영역을 선택적으로 제거함으로써 상기 게이트패드라인(116p)의 일부를 노출시키는 제 1 콘 택홀(140a)을 형성하는 동시에 상기 제 2 데이터패드라인(117p')의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀(140b)을 형성하게 된다.A
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 동일한 형태로 패터닝된 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.At this time, an
또한, 상기 데이터라인(117) 및 제 1 데이터패드라인(117p) 하부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 데이터라인(117) 및 제 1 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(120')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125") 및 제 2 비정질 실리콘 박막패턴(120")과 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'")이 형성되게 된다.The amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film are formed under the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123) 및 패드부 콘택홀(140a, 140b)은 다중노출 마스크를 이용하여 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)으로 동시에 형성하게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 2 마스크공정을 상세히 설명한다.Here, the
도 6a 내지 도 6h는 도 4b에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.6A to 6H are cross-sectional views illustrating a second mask process according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4B.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 게이트패드라인(116p) 및 제 2 데이터패드라인(117p')이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a), 비정질 실리콘 박막(120), n+ 비정질 실리콘 박막(125) 및 제 2 도전막(130)을 형성한다.A
이때, 상기 제 2 도전막(130)은 소오스전극, 드레인전극, 데이터라인 및 제 1 데이터패드라인을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.The second
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 다중노출 마스크(180)를 통해 상기 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.6B, a
이때, 상기 다중노출 마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하기 위해 하프-톤 부로 이루어진 제 2 투과영역(II)과 하프-톤 부와 슬릿 부로 이루어진 제 3 투과영역(III) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(IV)이 마련되어 있으며, 상기 다중노출 마스크(180)를 투과한 광만이 상기 감광막(170)에 조사되게 된다.At this time, the
이어서, 상기 다중노출 마스크(180)를 통해 노광된 상기 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(IV)과 제 2 투과영역(II) 및 제 3 투과영역(III)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 5 감광막패턴(170e)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 2 도전막(130) 표면이 노출되게 된다.6C, after the
이때, 상기 차단영역(IV)에 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 3 감광막패턴(170c)은 상기 제 2 투과영역(II)과 제 3 투과영역(III)을 통해 형성된 제 4 감광막패턴(170d)과 제 5 감광막패턴(170e)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 3 투과영역(III)을 통해 형성된 상기 제 5 감광막패턴(170e)은 상기 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 상기 제 4 감광막패턴(170d)보다 두껍게 형성되며, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 상기 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.The
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 5 감광막패턴(170e)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 게이트절연막(115a)의 일부와 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부에 상기 게이트절연막(115a)의 일부가 제거되어 제 1 두께를 갖도록 제 1 패드 홀(H)이 형성되게 된다.6D, using the
이후, 상기 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 5 감광막패턴(170e)의 일부를 제거하는 애싱(ahing)공정을 진행하게 되면, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 5 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.6E, a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 4 감광막패턴은 상기 제 5 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')으로 상기 차단영역(IV)과 제 3 투과영역(III)에 대응하는 소오스/드레인전극영역과 데이터라인영역 및 상기 소오스영역과 드레인영역 사이의 채널영역에만 남아있게 된다.At this time, the first to fourth photoresist patterns may be formed by removing the
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')을 마스크로 하여 그 하부에 형성된 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)이 형성되는 동시에 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)이 형성되게 된다.6F, using the remaining
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어진 제 1 데이터패드라인(117p)이 형성되게 된다(상기 도 4b 참조).At this time, although not shown in the figure, a first
또한, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부에는 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막이 제거되는 과정에서 상기 제 1 두께를 갖는 게이트절연막(115a)의 일부가 더 제거되어 제 2 두께를 갖도록 제 2 패드 홀(H')이 형성되게 된다.In addition, in the process of removing the amorphous silicon film and the n + amorphous silicon film, a part of the
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 각각 상기 n+ 비정질 실리콘 박막과 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')과 제 2 도전막패턴(130')이 형성되게 된다.The first n + amorphous silicon thin film pattern 125 'formed of the n + amorphous silicon thin film and the second conductive film and patterned in the same manner as the
또한, 상기 데이터라인(117) 및 제 1 데이터패드라인(117p) 하부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 데이터라인(117) 및 제 1 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(120')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125") 및 제 2 비정질 실 리콘 박막패턴(120")과 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'")이 형성되게 된다.The amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film are formed under the
이후, 상기 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 6g에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 투과영역(III)의 제 9 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.6G, when the ashing process for removing a portion of the
이때, 상기 제 6 감광막패턴 내지 제 8 감광막패턴은 상기 제 9 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 10 감광막패턴(170a") 내지 제 12 감광막패턴(170c")으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소오스전극영역과 드레인전극영역 및 상기 데이터라인(117) 상부에만 남아있게 된다.At this time, the sixth through eighth photosensitive film patterns correspond to the blocking region III with the tenth
이후, 도 6h에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 10 감광막패턴(170a") 내지 제 12 감광막패턴(170c")을 마스크로 하여 상기 제 2 도전막패턴의 일부 영역을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)이 형성되게 된다.6H, using the remaining
또한, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부 및 데이터패드부에는 상기 제 2 두께의 게이트절연막(115a)이 선택적으로 제거되어 상기 게이트패드라인(116p) 및 제 2 데이터패드라인(117p')의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(140a) 및 제 2 콘택홀(140b)이 형성되게 된다.The
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.At this time, on the
다음으로, 도 4c 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)과 소 오스/드레인전극(122, 123) 및 데이터라인(117)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 형성한다.4C and 5C, a third conductive film is formed on the entire surface of the
이때, 상기 제 3 도전막은 화소전극과 게이트패드전극 및 데이터패드전극을 구성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.Here, the third conductive layer may have a transmittance such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) to form a pixel electrode, a gate pad electrode, and a data pad electrode. Contains excellent transparent conductive materials.
그리고, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 통해 상기 제 3 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 드레인전극(123)과 직접 접속하는 화소전극(118)이 형성되게 된다.Then, the third conductive film is selectively removed through a photolithography process (a third mask process), thereby forming the third conductive film in the pixel portion of the
또한, 상기 제 3 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부 및 데이터패드부에는 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 제 1 콘택홀 및 제 2 콘택홀을 통해 상기 게이트패드라인(116p) 및 제 2 데이터패드라인(117p')과 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(126p) 및 데이터패드전극(127p)이 각각 형성되게 된다. 이때, 상기 데이터패드전극(127p)의 일부는 화소부로 연장되어 상기 제 1 데이터패드라인(117p)과 직접 접속하게 된다.In addition, the gate pad portion and the data pad portion of the
이후, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에는 소정의 절연물질로 이루어진 보호막이 형성되어야 하는데, 본 발명의 실시예의 경우에는 메탈 마스크를 이용하여 상기 어레이 기판(110)의 화소부에만 보호막을 증착함으로써 추가적인 포토리소그래피공정이 필요하지 않게 되며, 이를 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.In the embodiment of the present invention, a protective film is deposited only on the pixel portion of the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 메탈 마스크를 이용하여 어레이 기판의 화소부에 보호막을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.7A and 7B are cross-sectional views sequentially illustrating a process of forming a protective film on a pixel portion of an array substrate using a metal mask according to an embodiment of the present invention.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(118)과 게이트패드전극(126p) 및 데이터패드전극(127p)이 형성된 어레이 기판(110) 상부에 상기 게이트패드부와 데이터패드부 전체를 가리도록 메탈 마스크(M)를 위치시킨다.7A, the gate pad portion and the data pad portion are covered with a metal layer covering the entire surface of the
이때, 상기 어레이 기판(110)은 박막을 증착하기 위한 소정의 증착장비 내 로딩(loading)되어 있을 수 있으며, 상기 메탈 마스크(M)는 상기 증차장비 내에 설치되어 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 로딩된 어레이 기판(110)의 게이트패드부(151)와 데이터패드부(152) 전체를 가리도록 위치하게 된다.In this case, the
이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부와 데이터패드부 전체가 메탈 마스크(M)로 가려진 상태에서 상기 어레이 기판(110) 전면에 소정의 절연물질을 증착하여 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 보호막(115b)을 형성한다.7B, a predetermined insulating material is deposited on the entire surface of the
이때, 본 발명의 실시예의 경우에는 화소전극(118) 상부에 보호막(115b)이 형성됨에 따라 응답속도 개선을 위한 로우 셀갭을 구현하는데 문제가 되는 상하 기판의 쇼트불량을 방지할 수 있게 된다.At this time, in the embodiment of the present invention, since the
또한, 본 발명의 실시예의 경우에는 3번의 마스크공정으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판을 제작할 수 있게 되어 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.In addition, in the embodiment of the present invention, an array substrate including a thin film transistor can be fabricated by three mask processes, thereby providing a manufacturing process and a cost reduction effect.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 상기의 3번의 마스크공정에서 리프트 오프공정을 적용하지 않음으로써 상기 리프트 오프공정에 기인한 불량을 방지함으로써 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention do not apply the lift-off process in the above-described three mask processes, thereby preventing defects caused by the lift-off process, thereby improving the yield .
이와 같이 구성된 상기 본 발명의 실시예의 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 컬러필터 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 컬러필터 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 게이트라인 및 데이터라인으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스와 적, 녹 및 청색의 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다.The array substrate of the above-described embodiment of the present invention configured as described above is adhered to and opposed to the color filter substrate by a sealant formed on the outer periphery of the image display area. At this time, light is emitted from the color filter substrate to the thin film transistor, A black matrix for preventing leakage and a color filter for realizing red, green and blue colors are formed.
이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.At this time, the color filter substrate and the array substrate are bonded together through a covalent key formed on the color filter substrate or the array substrate.
여기서, 전술한 바와 같이 상기 본 발명의 실시예는 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 횡전계방식 액정표시장치 또는 수직구동(Vertical Alignment; VA)방식 액정표시장치에도 적용 가능하다.Although the twisted nematic liquid crystal display device has been described as an example of the present invention as described above, the present invention is not limited to the twisted nematic liquid crystal display device, (Vertical Alignment) type liquid crystal display device.
또한, 상기 본 발명의 실시예는 액티브패턴으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 상기 액티브패턴으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에도 적용된다.In addition, although the amorphous silicon thin film transistor using the amorphous silicon thin film as the active pattern has been described as an example of the present invention, the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to the active pattern using the polycrystalline silicon thin film And is also applied to a polycrystalline silicon thin film transistor.
또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied not only to a liquid crystal display device but also to other display devices manufactured using thin film transistors, for example, organic electroluminescent display devices in which organic light emitting diodes (OLEDs) have.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.While a great many are described in the foregoing description, it should be construed as an example of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.2A to 2E are sectional views sequentially showing a manufacturing process of an array substrate in the liquid crystal display device shown in Fig.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.3 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선과 IIIb-IIIb선 및 IIIc-IIIc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.4A to 4C are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process according to lines IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb and IIIc-IIIc of the array substrate shown in FIG. 3;
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIId-IIId'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views sequentially showing manufacturing steps according to lines IIId-IIId 'of the array substrate shown in FIG. 3;
도 6a 내지 도 6h는 도 4b에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.6A to 6H are cross-sectional views illustrating a second mask process according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4B.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 메탈 마스크를 이용하여 어레이 기판의 화소부에 보호막을 형성하는 과정을 순차적으로 단면도.7A and 7B are sectional views sequentially illustrating a process of forming a protective film on a pixel portion of an array substrate using a metal mask according to an embodiment of the present invention.
도 8은 상기 도 7a 및 도 7b에 사용된 본 발명의 실시예에 따른 메탈 마스크를 개략적으로 나타내는 평면도.FIG. 8 is a plan view schematically showing a metal mask according to an embodiment of the present invention used in FIGS. 7A and 7B. FIG.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
110 : 어레이 기판 116 : 게이트라인110: array substrate 116: gate line
116p : 게이트패드라인 117 : 데이터라인116p: gate pad line 117: data line
117p : 제 1 데이터패드라인 117p' : 제 2 데이터패드라인117p: first
118 : 화소전극 121 : 게이트전극118: pixel electrode 121: gate electrode
122 : 소오스전극 123 : 드레인전극122: source electrode 123: drain electrode
126p : 게이트패드전극 127p : 데이터패드전극126p:
M : 메탈 마스크M: Metal mask
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