KR101604271B1 - In plane switching mode liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 하프-톤 마스크(half tone mask)와 리프트-오프(lift off)를 이용하여 데이터 배선과 화소전극을 동시에 패터닝함으로써 마스크수를 감소시켜 생산성을 향상시키는 동시에 제조비용을 절감하며, 데이터라인 하부에 더미패턴을 형성하여 홀을 통해 데이터라인과 연결되도록 함으로써 데이터라인의 단선(disconnection)불량을 셀프 리페어(self repair)하는 것을 특징으로 한다.The transverse electric field type liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention reduce the number of masks by simultaneously patterning the data lines and the pixel electrodes by using a half tone mask and a lift off, The manufacturing cost is reduced, and a dummy pattern is formed under the data line to connect to the data line through the hole, thereby self-repairing disconnection defects of the data line.
이와 같이 구성된 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 액티브패턴이 게이트전극 상부에 아일랜드 형태로 형성되고 데이터라인 하부에는 액티브 테일(tail)이 존재하지 않게 됨으로써 화소부의 개구영역을 증가시킬 수 있으며, 또한 빛에 의해 노출되지 않기 때문에 빛에 노출되었을 때 발생하였던 웨이비 노이즈(wavy noise) 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the transverse electric field type liquid crystal display device and the method of manufacturing the same, the active pattern is formed in an island shape above the gate electrode and the active tail is not present under the data line, thereby increasing the opening area of the pixel portion And is also characterized by being able to prevent a phenomenon of wavy noise which is caused when light is not exposed due to light.
하프-톤 마스크, 데이터 배선, 화소전극, 더미패턴, 셀프 리페어 Half-tone mask, data line, pixel electrode, dummy pattern, self-repair
Description
본 발명은 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하고 수율을 향상시키는 동시에 데이터라인의 단선불량을 셀프 리페어 할 수 있는 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transverse electric field type liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a transverse electric field type liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can simplify a manufacturing process and improve a yield, To a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
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 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT)를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.An 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 an amorphous silicon thin film transistor (a-Si TFT) to be.
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.
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 액정표시패널을 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
이때, 상기 액정표시장치에 일반적으로 사용되는 구동방식으로 네마틱상의 액정분자를 기판에 대해 수직 방향으로 구동시키는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN)방식이 있으나, 상기 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있다. 이것은 액정분자의 굴절률 이방성(refractive anisotropy)에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정표시패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직한 방향으로 배향되기 때문이다.In this case, there is a twisted nematic (TN) method in which a nematic liquid crystal molecule is driven in a direction perpendicular to a substrate by a driving method generally used in the liquid crystal display device. However, the twisted nematic liquid crystal display Has a disadvantage that the viewing angle is narrow. This is due to the refractive anisotropy of the liquid crystal molecules, and the liquid crystal molecules aligned horizontally with the substrate are oriented in a direction substantially perpendicular to the substrate when a voltage is applied to the liquid crystal display panel.
이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 향상시킨 횡전계방식 액정표시장치가 개발되었으며, 이를 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.A transverse electric field type liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are driven in a horizontal direction with respect to a substrate to improve a viewing angle has been developed and will be described in detail with reference to FIG.
도 2는 일반적인 횡전계방식 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.2 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a general transverse electric field type liquid crystal display device.
도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 횡전계방식 액정표시장치의 어레이 기판(10)에는 상기 어레이 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게 이트라인(16)과 데이터라인(17)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 횡전계를 발생시켜 액정(미도시)을 구동시키는 공통전극(8)과 화소전극(18)이 교대로 형성되어 있다.As shown in the figure, on the
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(16)의 일부를 구성하는 게이트전극(21), 상기 데이터라인(17)에 연결된 소오스전극(22) 및 화소전극라인(18l)을 통해 상기 화소전극(18)에 전기적으로 접속된 드레인전극(23)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(21)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23) 간에 전도채널을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.The thin film transistor is connected to the
상기 소오스전극(22)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(17)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(23)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 보호막(미도시)에 형성된 제 1 콘택홀(40a)을 통해 상기 화소전극라인(18l)과 화소전극(18)에 전기적으로 접속하게 된다.A part of the
전술한 바와 같이 상기 화소영역 내에는 횡전계를 발생시키기 위한 다수개의 공통전극(8)과 화소전극(18)이 교대로 배치되어 있다.As described above, in the pixel region, a plurality of
이때, 상기 화소영역의 하단에는 상기 게이트라인(16)에 대해 실질적으로 평행하게 공통라인(8L)이 형성되어 있으며, 상기 화소영역의 좌우 가장자리에는 상기 공통라인(8L)과 연결된 한 쌍의 제 1 라인(8a, 8a')이 형성되어 있다.At this time, a
이때, 상기 다수개의 공통전극(8)은 그 일측이 상기 게이트라인(16)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 상단의 공통전극라인(8l)에 의해 서로 연결되며, 상기 공통전극라인(8l)은 상기 보호막에 형성된 제 2 콘택홀(40b)을 통해 상기 제 1 라인(8a, 8a')에 전기적으로 접속하게 된다.At this time, the plurality of
이때, 상기 화소전극라인(18l)의 일부는 게이트절연막(미도시)과 보호막을 사이에 두고 그 하부의 공통라인(8L)의 일부와 오버랩되어 스토리지 커패시터(storage capacitor)(Cst)를 형성하게 된다.At this time, a part of the
이와 같이 구성되는 상기 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조에는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 일반적으로 총 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.Generally, a total of five photolithography processes are required to pattern gate electrodes, active patterns, source / drain electrodes, contact holes, and pixel electrodes in the fabrication of the array substrate including the thin film transistors.
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 떨어뜨리는 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 drawback that it drops.
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.
이때, 회절마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 한번의 마스크공정으로 형성함으로써 총 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있는 기술이 개발되었다.At this time, a technology has been developed in which an active pattern and a source / drain electrode are formed by a single mask process using a diffraction mask, so that an array substrate can be manufactured by a total of four mask processes.
그러나, 상기 구조의 액정표시장치는 회절마스크를 이용함으로써 두 번의 식 각공정을 거쳐 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 패터닝하게 됨에 따라 상기 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인, 즉 데이터 배선의 하부 주변으로 액티브패턴이 돌출한 액티브 테일이 남아있게 된다.However, in the liquid crystal display device of the above structure, since the active pattern and the source / drain electrodes are patterned through the two etching processes by using the diffraction mask, the source electrode and the drain electrode and the data line, The active tail protruding from the active pattern remains.
상기 액티브 테일은 순수한 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 돌출된 액티브 테일은 하부의 백라이트 광에 노출됨으로써 상기 백라이트 광에 의해 광전류가 발생하게 된다. 이때, 상기 백라이트 광의 미세한 깜빡임으로 인해 상기 비정질 실리콘 박막은 미세하게 반응하여 활성화와 비활성화 상태가 반복되게 되며, 이로 인해 광전류에 변화가 발생하게 된다. 이와 같은 광전류 성분은 이웃하는 화소전극에 흐르는 신호와 함께 커플링(coupling)되어 상기 화소전극에 위치한 액정의 움직임을 왜곡시키게 한다. 그 결과 액정표시장치의 화면에는 물결무늬의 가는 선이 나타나는 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생하게 된다.The active tail is made of a pure amorphous silicon thin film, and the protruded active tail is exposed to the backlight of the lower part, so that the photocurrent is generated by the backlight. At this time, the amorphous silicon thin film reacts finely due to a minute flickering of the backlight, and the activation and deactivation states are repeated, thereby causing a change in the photocurrent. Such a photocurrent component is coupled together with a signal flowing to neighboring pixel electrodes to distort the movement of the liquid crystal located on the pixel electrodes. As a result, wavy noise is generated on the screen of the liquid crystal display device in which a thin line of a wave pattern appears.
또한, 상기 데이터라인의 하부에 위치한 액티브 테일은 상기 데이터라인의 양측으로 소정거리 돌출됨으로써 화소부의 개구영역이 상기 돌출된 거리만큼 잠식됨에 따라 액정표시장치의 개구율이 감소하는 문제가 있다.In addition, the active tail located below the data line protrudes to both sides of the data line by a predetermined distance, so that the aperture ratio of the liquid crystal display device decreases as the aperture region of the pixel portion is eroded by the protruded distance.
한편, 이와 같이 제조되는 어레이 기판은 컬러필터 기판과 합착되어 액정표시장치를 구성하게 되는데, 상기 액정표시장치의 제조방법은 크게 어레이 기판에 스위칭소자를 형성하는 어레이공정과 컬러필터 기판에 컬러필터를 형성하는 컬러필터공정으로 구분될 수 있으며, 상기 각각의 어레이공정과 컬러필터공정을 통해 제작된 어레이 기판과 컬러필터 기판은 마지막으로 셀(cell)공정을 거쳐 서로 합착되어 액정표시패널이 완성되게 된다.The manufacturing method of the liquid crystal display device includes an array process of forming a switching device on an array substrate and a color filter process of forming a color filter on the color filter substrate. The array substrate and the color filter substrate fabricated through the array process and the color filter process are finally bonded together through a cell process to complete the liquid crystal display panel .
상기 셀공정은 어레이공정이나 컬러필터공정에 비해 상대적으로 반복되는 공정이 거의 없으며, 크게 액정분자의 배향을 위한 배향막 형성공정, 셀갭(cell gap) 형성공정, 셀 절단(cutting)공정 및 액정주입공정으로 나눌 수 있다. 한편, 이러한 공정을 거쳐 제작된 액정표시패널은 품질검사를 통해 선별되며, 양품으로 선별된 액정표시패널의 외측에 각각 편광판을 부착한 후, 구동회로를 연결하면 액정표시장치가 완성되게 된다.The cell process has relatively few repetitive processes as compared with the array process and the color filter process. The cell process is largely divided into an alignment film forming process for aligning liquid crystal molecules, a cell gap forming process, a cell cutting process, . On the other hand, the liquid crystal display panels fabricated through such processes are selected through quality inspection. When a polarizing plate is attached to the outside of the liquid crystal display panel selected by good products, and then a driving circuit is connected, the liquid crystal display device is completed.
이때, 전술한 액정표시장치의 검사 과정에서 불량화소가 발견되었을 때에는 이에 대한 리페어공정을 실시하게 된다.At this time, if a defective pixel is found in the inspection process of the liquid crystal display device, the repair process is performed.
상기 액정표시장치의 불량에는 화소별 색상불량, 휘점(輝點)(항상 켜져 있는 상태), 암점(暗點)(항상 꺼져 있는 상태) 등의 점결함(point defect)과 인접한 배선간의 단락(short), 오픈(open), 정전기에 의한 스위칭소자의 파괴로 인해 발생하는 라인결함(line defect) 등이 있다.The defects of the liquid crystal display device include point defects such as color defects, bright spots (always on) and dark spots (always off) for each pixel and shorts between adjacent wirings. Open, and line defects caused by destruction of the switching element due to static electricity.
특히, 상기 오픈과 같은 단선(disconnection)불량을 리페어하기 위해 레이저를 이용한 레이저 리페어공정이 일반적으로 이용되고 있으나, 상기 레이저 리페어공정은 고가의 레이저 리페어장비를 요구하며 상기 레이저 리페어를 검사자가 직접 실시하여야하기 때문에 리페어공정의 추가에 따른 생산 손실(loss)이 발생하는 단점이 있다.Particularly, although a laser repair process using a laser is generally used to repair disconnection defects such as the open, the laser repair process requires expensive laser repair equipment and the laser repair is directly performed by the inspector There is a disadvantage in that a production loss due to the addition of the repairing process occurs.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 3번의 마스크공정으로 액티브 테일이 없는 어레이 기판을 제작하도록 한 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a transverse electric field type liquid crystal display device in which an array substrate without an active tail is manufactured by three mask processes, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 다른 목적은 개구영역을 확대하여 고휘도를 구현할 수 있는 동시에 웨이비 노이즈가 발생하지 않아 고화질을 구현할 수 있는 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a transverse electric field type liquid crystal display device capable of realizing high brightness by enlarging an aperture region and at the same time realizing high image quality without generation of a noisy noise and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 리페어공정의 추가 없이 데이터라인의 단선의 셀프 리페어가 가능한 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a transverse electric field type liquid crystal display device capable of self-repairing disconnection of a data line without addition of a repair process and a manufacturing method thereof.
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 횡전계방식 액정표시장치는 제 1 기판의 화소부에 배치되며, 제 1 도전막으로 이루어진 게이트전극, 게이트라인 및 더미패턴, 상기 더미패턴 상부에 제 3 도전막으로 이루어지며, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 한편, 제 1 콘택홀을 통해 상기 더미패턴과 전기적으로 접속하는 데이터라인, 상기 화소영역의 게이트절연막 위에 제 2 도전막으로 이루어지며, 교대로 배치되어 횡전계를 발생시키는 공통전극과 화소전극 및 상기 공통전극 및 상기 화소전극을 제외한 상기 화소영역의 게이트절연막 위의 보호막을 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transverse electric field type liquid crystal display device including a gate electrode, a gate line, and a dummy pattern formed on a pixel portion of a first substrate, A data line formed of a conductive film and defining a pixel region intersecting with the gate line and electrically connected to the dummy pattern through a first contact hole, and a second conductive film on the gate insulating film of the pixel region A common electrode disposed alternately to generate a transverse electric field, a pixel electrode, and a protective film on the gate insulating film of the pixel region excluding the common electrode and the pixel electrode.
또한, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 제조방법은 제 1 마스크공정을 통해 제 1 기판의 화소부에 제 1 도전막으로 이루어진 게이트전극과 게이트라인 및 더미패턴을 형성하는 단계, 제 2 마스크공정을 통해 상기 게이트전극 상부에 액티브패턴을 형성하는 단계, 제 3 마스크공정을 통해 상기 게이트전극 상부에 제 3 도전막으로 이루어지며, 상기 액티브패턴의 소오스/드레인영역에 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극을 형성하는 단계, 상기 제 3 마스크공정을 이용하여 상기 화소영역의 게이트절연막 위에 제 2 도전막으로 이루어지며, 교대로 배치되어 횡전계를 발생시키는 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계, 상기 제 3 마스크공정에 사용된 감광막패턴이 남아있는 상태에서 상기 제 1 기판 전면에 절연물질을 형성하는 단계 및 리프트-오프공정을 통해 상기 감광막패턴과 함께 상기 감광막패턴 상부의 절연물질을 제거하여, 상기 화소전극을 제외한 상기 화소영역의 게이트절연막 위에 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.A method of manufacturing a transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention includes the steps of forming a gate electrode and a gate line and a dummy pattern made of a first conductive film in a pixel portion of a first substrate through a first mask process, Forming an active pattern on the gate electrode through a third mask process, forming a third conductive film on the gate electrode through a third mask process, and forming a source / drain region electrically connected to a source / Forming a common electrode and a pixel electrode which are alternately arranged to form a transverse electric field and are formed of a second conductive film on the gate insulating film of the pixel region using the third mask process; Forming an insulating material on the entire surface of the first substrate in a state in which the photoresist pattern used in the masking process remains, Forming a protective film on the gate insulating film of the pixel region excluding the pixel electrode by removing the insulating material above the photoresist pattern with the photoresist pattern.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 박막 트랜지스터 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.As described above, the transverse electric field type liquid crystal display device and the manufacturing method thereof 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 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 액티브 테일이 존재하지 않아 데이터라인의 신호간섭이 없으며 상기 액티브 테일 폭만큼 개구율이 증가하게 된다.In addition, in the transverse electric field type liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention, there is no active tail, so there is no signal interference of the data line and the aperture ratio is increased by the active tail width.
또한, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 웨이브 노 이즈가 발생하지 않아 고화질의 액정표시장치를 제작 할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the transverse electric field type liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention provide an effect of producing a high-quality liquid crystal display device without occurrence of wave noise.
또한, 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법은 데이터라인 하부에 더미패턴을 형성하여 홀을 통해 데이터라인과 연결되도록 함으로써 2번에 걸친 식각에 의해 발생하는 데이터라인의 단선불량을 셀프 리페어 할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the transverse electric field type liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention may form a dummy pattern under the data lines and connect the data lines with the data lines through the holes, thereby improving the disconnection of the data lines caused by two- It provides self-repairing effect.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of a transverse electric field type liquid crystal display device 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 실시예에 따른 횡전계방식(In Plane Switching; IPS) 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 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 an in-plane switching (IPS) liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, And one pixel including a transistor.
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.
이때, 본 실시예는 횡전계방식의 액정표시장치를 예를 들어 설명하고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치에도 적용될 수 있다.Here, the liquid crystal display device of the transverse electric field system is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention can also be applied to a twisted nematic liquid crystal display device.
전술한 바와 같이 상기 트위스티드 네마틱방식의 액정표시장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있다. 이것은 액정분자의 굴절률 이방성에 기인하는 것으로 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 액정표시패널에 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직한 방향으로 배향되기 때문이다.As described above, the twisted nematic liquid crystal display has the disadvantage that the viewing angle is narrow. This is because of the refractive index anisotropy of liquid crystal molecules, and liquid crystal molecules aligned horizontally with the substrate are oriented in a direction substantially perpendicular to the substrate when a voltage is applied to the liquid crystal display panel.
이에 액정분자를 기판에 대해 수평한 방향으로 구동시켜 시야각을 향상시킨 횡전계방식 액정표시장치가 개발되었으며, 본 발명은 상기 횡전계방식 액정표시장치를 예를 들어 나타내고 있다.A liquid crystal display device of a transverse electric field type in which a liquid crystal molecule is driven in a horizontal direction with respect to a substrate to improve a viewing angle has been developed, and the transverse electric field type liquid crystal display device is exemplified by the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 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 횡전계를 발생시켜 액정(미도시)을 구동시키는 공통전극(108)과 화소전극(118)이 교대로 형성되어 있다.As shown in the drawing, a
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(116)의 일부를 구성하는 게이트전극(121), 상기 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 화소전극라인(118l)을 통해 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다. 이때, 도면에는 소오스전극(122)의 형태가 "U"자형으로 되어 있어 채널의 형태가 "U"자형인 박막 트랜지스터를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 박막 트랜지스터의 채널 형태에 관계없이 적용 가능하다.The thin film transistor is connected to the
상기 소오스전극(122)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(117)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(123)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 상기 화소전극라인(118l)을 통해 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속하게 된다.A part of the
이때, 본 발명의 실시예에 따른 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117)은 구리와 같은 저저항 도전물질로 이루어질 수 있으며, 그 하부에 상기 구리의 확산을 방지하고 부착특성을 향상시키기 위해 몰리브덴 티타늄(MoTi)과 같은 도전물질로 이루어지며 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 소오스전극패턴(미도시)과 드레인전극패턴(미도시) 및 데이터라인패턴(미도시)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.At this time, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 횡전계방식 액정표시장치는 상기 데이터라인(117) 하부에 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116)을 구성하는 도전물질로 이루어진 더미패턴(114)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 더미패턴(114)은 게이트절연막(미도시)에 형성된 제 1 콘택홀(140a)을 통해 그 상부의 데이터라인(117)과 연결되게 된다. 이때, 도면에는 상기 제 1 콘택홀(140a)이 상기 더미패턴(114)의 상, 하단에 하나씩 위치하도록 형성된 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 1 콘택홀(140a)은 2번에 걸친 식각에 의해 상기 데이터라인(117)의 일부영역이 오픈(open)되는 단선불량이 발생하더라도 하부의 더미패턴(114)과 연결되어 셀프 리페어 되도록 2개 이상으로 구성할 수 있다.In the transverse electric field type liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, a
전술한 바와 같이 상기 화소영역 내에는 횡전계를 발생시키기 위한 다수개의 공통전극(108)과 화소전극(118)이 교대로 배치되어 있다.As described above, in the pixel region, a plurality of
이때, 상기 화소영역의 하단에는 상기 게이트라인(116)에 대해 실질적으로 평행하게 공통라인(108L)이 형성되어 있으며, 상기 화소영역의 좌우 가장자리에는 상기 공통라인(108L)과 연결된 한 쌍의 제 1 라인(108a, 108a')이 형성되어 있다.At this time, a
이때, 상기 다수개의 화소전극(118)들 중에 상기 데이터라인(117)에 인접한 한 쌍의 최외곽 화소전극(118)은 각각 상기 한 쌍의 제 1 라인(108a, 108a')의 일부와 오버랩하는 한편, 상기 다수개의 공통전극(108)은 그 일측이 상기 게이트라인(116)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 상단의 공통전극라인(108l)에 의해 서로 연결되게 된다. 그리고, 상기 공통전극라인(108l)은 보호막(미도시)에 형성된 제 2 콘택홀(140b)을 통해 상기 제 1 라인(108a, 108a')에 전기적으로 접속하게 되어, 상기 공통라인(108L)을 통해 공통전압을 인가 받아 상기 다수개의 공통전극(108)에 전달하게 된다.At this time, a pair of
상기 제 1 라인(108a, 108a')은 상기 공통라인(108L)과 게이트전극(121) 및 게이트라인(116)과 동일한 불투명한 도전물질로 이루어지며, 상기 공통전극(108)과 화소전극(118)과 공통전극라인(108l)과 화소전극라인(118l)은 상기 소오스전극패턴과 드레인전극패턴 및 데이터라인패턴과 동일한 도전물질로 이루어질 수 있다.The
이때, 상기 화소전극라인(118l)의 일부는 상기 게이트절연막을 사이에 두고 그 하부의 공통라인(108L)의 일부와 오버랩되어 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하게 된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터에 인가된 전압을 다음 신 호가 들어올 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 이러한 스토리지 커패시터는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 효과를 가진다.At this time, a part of the
이와 같이 구성된 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 주사신호와 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 데이터패드라인(117p)에 연결되며, 상기 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)은 각각 상기 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)에 전기적으로 접속된 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)을 통해 구동회로로부터 주사신호를 인가 받거나 데이터신호를 인가 받게 된다.That is, the
참고로, 도면부호 140c 및 140d는 상기 게이트절연막에 형성된 제 3 콘택홀 및 제 4 콘택홀을 나타내며, 이때 상기 데이터패드전극(127p)은 상기 제 3 콘택홀(140c)을 통해 상기 데이터패드라인(117p)과 전기적으로 접속하게 된다. 또한, 상기 게이트패드전극(126p)은 상기 제 4 콘택홀(140d)을 통해 상기 게이트패드라인(116p)과 전기적으로 접속하게 된다.
이때, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공통전 극(108)과 화소전극(118) 및 데이터라인(117)이 꺾임 구조를 가지는 경우에는 액정분자가 2방향으로 배열되어 2-도메인(domain)을 형성함으로써 모노-도메인에 비해 시야각이 더욱 향상되게 된다. 다만, 본 발명이 상기 2-도메인 구조의 횡전계방식 액정표시장치에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 2-도메인 이상의 멀티-도메인(multi-domain) 구조의 횡전계방식 액정표시장치에 적용 가능하다. 참고로, 상기 2-도메인 이상의 멀티-도메인을 형성하는 IPS 구조를 S-IPS(Super-IPS) 구조라 한다.3, when the
또한, 이와 같이 상기 공통전극(108)과 화소전극(118) 및 데이터라인(117)을 꺾임 구조로 형성하여 액정분자의 구동방향이 대칭성을 가지는 멀티-도메인 구조를 형성하게 되면 액정의 복굴절(birefringence) 특성에 의한 이상 광을 서로 상쇄시켜 줌으로써 색전이(color shift) 현상을 최소화할 수 있다.When the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액티브패턴은 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 게이트전극(121) 상부에만 아일랜드 형태로 형성됨에 따라 박막 트랜지스터의 오프전류(off current)를 감소시킬 수 있게 된다.Also, since the active pattern according to the embodiment of the present invention is formed of an amorphous silicon thin film and is formed in an island shape only on the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 하프-톤 마스크 또는 회절마스크(이하, 하프-톤 마스크를 지칭하는 경우에는 회절마스크를 포함하는 것으로 한다)와 리프트-오프를 이용하여 데이터 배선과 화소/공통전극 및 보호막을 동시에 패터닝함으로써 총 3번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 되는데, 이를 다음의 횡전계방식 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.Here, the transverse electric field type liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention uses lift-off with a half-tone mask or a diffraction mask (hereinafter, it includes a diffraction mask when referring to a half-tone mask) It is possible to fabricate the array substrate by a total of three mask processes by simultaneously patterning the data lines, the pixel / common electrode and the protective film. This will be described in detail through the following manufacturing method of the transverse electric field type liquid crystal display device.
도 4a 내지 도 4c는 상기 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선, IIIb-IIIb선 및 IIIc-IIIc'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 데이터패드부와 게이트패드부로 구성되는 패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views sequentially showing manufacturing processes according to lines IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb' and IIIc-IIIc 'of the array substrate shown in FIG. 3. In the left side, And the right side shows a process of manufacturing an array substrate of a pad portion including a data pad portion and a gate pad portion.
또한, 도 5a 내지 도 5c는 상기 도 3에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.5A to 5C are plan views sequentially showing the manufacturing steps of the array substrate shown in FIG.
도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 화소부에 게이트전극(121), 게이트라인(116), 제 1 라인(108a, 108a'), 공통라인(108L) 및 더미패턴(114)을 형성하며, 패드부에 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)을 형성한다.4A and FIG. 5A, a
이때, 상기 공통라인(108L)은 상기 게이트라인(116)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 화소영역의 하부에 형성되게 되며, 상기 제 1 라인(108a, 108a')은 상기 화소영역의 가장자리 좌우에 형성되어 상기 공통라인(108L)에 연결되게 된다.At this time, the
또한, 상기 더미패턴(114)은 데이터라인이 형성될 데이터라인영역에 형성되되, 상기 제 1 라인(108a, 108a') 및 공통라인(108L)과 겹치지 않게 형성하는 것을 특징으로 한다.The
이때, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 제 1 라인(108a, 108a'), 공통라인(108L), 더미패턴(114), 게이트패드라인(116p) 및 데이터패드라인(117p)은 제 1 도전막을 상기 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.At this time, the
상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.Al, Al, tungsten, copper, chromium, molybdenum, molybdenum, and molybdenum alloy may be used as the first conductive layer. A 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), 제 1 라인(108a, 108a'), 공통라인(108L), 더미패턴(114), 게이트패드라인(116p) 및 데이터패드라인(117p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 4B and 5B, the
이때, 상기 제 2 마스크공정을 통해 상기 게이트절연막(115a)의 일부영역을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 더미패턴(114)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(140a) 및 상기 제 1 라인(108a, 108a')의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀(140b)을 형성하게 된다.The
또한, 상기 제 2 마스크공정을 통해 상기 게이트절연막(115a)의 일부영역을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 패드부에 상기 데이터패드라인(117p)의 일부를 노출시키는 제 3 콘택홀(140c) 및 상기 게이트패드라인(116p)의 일부를 노출시키는 제 4 콘택홀(140d)을 형성하게 된다.A third contact hole exposing a part of the
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')이 형성되게 된다.At this time, an n + amorphous silicon thin film pattern 125 'formed of the n + amorphous silicon thin film and patterned substantially in the same manner as the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액티브패턴(124) 및 제 1 콘택홀(140a) 내지 제 4 콘택홀(140d)은 하프-톤 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 6f는 상기 도 4b 및 도 5b에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.6A to 6F are cross-sectional views illustrating the second mask process according to the embodiment of the present invention in the array substrate shown in FIGS. 4B and 5B.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 제 1 라인(108a, 108a'), 공통라인(108L), 더미패턴(114), 게이트패드라인(116p) 및 데이터패드라인(117p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a)과 비정질 실리콘 박막(120) 및 n+ 비정질 실리콘 박막(125)을 형성한다.As shown in FIG. 6A, the
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 1 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 하프-톤 마스크(180)를 통해 상기 제 1 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.6B, a
이때, 상기 제 1 하프-톤 마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 하프-톤 마스 크(180)를 투과한 광만이 상기 제 1 감광막(170)에 조사되게 된다.At this time, the first half-
이어서, 상기 제 1 하프-톤 마스크(180)를 통해 노광된 상기 제 1 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(170a)과 제 2 감광막패턴(170b)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 1 감광막이 완전히 제거되어 상기 n+ 비정질 실리콘 박막(125) 표면이 노출되게 된다.6C, after the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(170a)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 2 감광막패턴(170b)보다 두껍게 형성된다. 또한, 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.At this time, the
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(170a)과 제 2 감광막패턴(170b)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 게이트절연막(115a)과 비정질 실리콘 박막(120) 및 n+ 비정질 실리콘 박막(125)을 선택적으로 제거한다.6D, using the
이때, 도 6d는 더미패턴(114)과 공통전극라인(미도시) 및 패드부 라인(116p, 117p) 상부의 게이트절연막(115a)이 일부 남도록 패터닝된 경우를 예를 들어 설명하고 있는데, 이는 후술할 감광막의 애싱(ashing)시 플라즈마에 의해 상기 더미패턴(114)과 공통전극라인 및 패드부 라인(116p, 117p)이 손상 받는 것을 방지하기 위한 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 더미패턴(114)과 공통전극라인 및 패드부 라인(116p, 117p) 상부의 게이트절연막(115a)을 제거하여 상기 더미패턴(114)과 공통전극라인 및 패드부 라인(116p, 117p)의 일부가 노출되도록 할 수 있다.6D illustrates a case where the
이후, 상기 제 1 감광막패턴(170a)과 제 2 감광막패턴(170b)의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 2 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.6E, when the ashing process for removing the
이때, 상기 제 1 감광막패턴은 상기 제 2 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 3 감광막패턴(170a')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 액티브패턴 영역에만 남아있게 된다.At this time, the first photoresist pattern remains only in the active pattern region corresponding to the blocking region III with the
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 3 감광막패턴(170a')을 마스크로 하여 상기 게이트절연막(115a)과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성한다.6F, the
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')이 형성되게 된다.At this time, an n + amorphous silicon thin film pattern 125 'formed of the n + amorphous silicon thin film and patterned substantially in the same manner as the
이때, 상기 더미패턴(114)과 공통전극라인 및 패드부 라인(116p, 117p) 상부의 게이트절연막(115a)이 제거됨에 따라 상기 더미패턴(114)과 공통전극라인 및 패드부 라인(116p, 117p)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(140a)과 제 2 콘택홀(미 도시) 및 제 3, 제 4 콘택홀(140c, 140d)이 형성되게 된다.At this time, as the
다음으로, 도 4c 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 2 도전막과 제 3 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)과 리프트-오프(lift off)공정을 적용함으로써 한번의 마스크공정으로 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117)을 형성하는 한편, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 공통전극(108), 화소전극(118), 공통전극라인(108L) 및 화소전극라인(118L)을 형성하게 된다.Next, as shown in FIGS. 4C and 5C, a second conductive layer and a third conductive layer are formed on the entire surface of the
이때, 상기 데이터라인(117)은 상기 게이트라인(116)과 교차하여 화소영역을 정의하는 동시에 상기 제 1 콘택홀(140a)을 통해 그 하부의 더미패턴(114)과 전기적으로 접속하며, 상기 공통전극라인(108L)은 상기 제 2 콘택홀(140b)을 통해 상기 제 1 라인(108a)에 전기적으로 접속하게 된다.The
또한, 상기 제 3 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 패드부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)을 형성하게 된다.Also, the
이때, 상기 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)은 각각 상기 제 3 콘택홀(140c) 및 제 4 콘택홀(140d)을 통해 그 하부의 데이터패드라인(117p) 및 게이트패드라인(116p)에 전기적으로 접속하게 된다.At this time, the
이때, 상기 제 3 도전막으로 이루어진 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117) 하부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극 패턴(122')과 드레인전극패턴(123') 및 데이터라인패턴(117')이 각각 형성되어 있다.At this time, a source electrode pattern 122 'and a drain electrode pattern 123' made of the second conductive film are formed under the
또한, 전술한 바와 같이 상기 데이터라인(117), 구체적으로 상기 데이터라인패턴(117') 하부에는 상기 제 1 도전막으로 이루어진 더미패턴(114)이 형성되어 있으며, 상기 더미패턴(114)은 게이트절연막(115a)에 형성된 제 1 콘택홀(140a)을 통해 상기 데이터라인(117)과 전기적으로 접속하게 된다. 이때, 본 발명의 실시예는 상기 제 1 콘택홀(140a)이 상기 더미패턴(114)의 상, 하단에 하나씩 위치하도록 형성된 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 1 콘택홀(140a)은 2번에 걸친 식각에 의해 상기 데이터라인(117)의 일부영역이 오픈(open)되는 단선불량이 발생하더라도 하부의 더미패턴(114)과 연결되어 셀프 리페어 되도록 2개 이상으로 구성할 수 있다.As described above, the
그리고, 상기 공통전극(108), 화소전극(118), 공통전극라인(108L), 화소전극라인(118L), 게이트패드전극(126p) 및 데이터패드전극(127p)을 제외한 어레이 기판(110) 전면에는 소정의 절연물질로 이루어진 보호막(115b)이 형성되게 된다.The front surface of the
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 액티브 테일이 존재하지 않아 데이터라인(117)의 신호간섭이 없으며 상기 액티브 테일 폭만큼 개구율이 증가하게 된다.As described above, in the transverse electric field type liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, there is no active tail, so there is no signal interference of the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 웨이브 노이즈가 발생하지 않아 고화질의 액정표시장치를 제작 할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the transverse electric field type liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention does not generate a wave noise, thereby providing a high-quality liquid crystal display device.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시장치는 데이터라인(117) 하부에 더미패턴(114)을 형성하여 제 1 콘택홀(140a)을 통해 데이터라인(117)과 연결되도록 함으로써 2번에 걸친 식각에 의해 발생하는 데이터라인(117)의 단선불량을 셀프 리페어 할 수 있는 효과를 제공한다.In the transverse electric field type liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 제 3 마스크공정은 하프-톤 마스크 및 리프트-오프공정을 이용함으로써 한번의 마스크공정을 통해 상기 소오스전극(122), 드레인전극(123), 데이터라인(117), 공통전극(108), 화소전극(118), 공통전극라인(108L), 화소전극라인(118L), 게이트패드전극(126p), 데이터패드전극(127p) 및 보호막(115b)을 형성할 수 있게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 3 마스크공정을 상세히 설명한다.Here, the third mask process may be performed by using the half-tone mask and the lift-off process so that the
도 7a 내지 도 7h는 도 4d 및 도 4c 및 도 5c에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 3 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.Figs. 7A to 7H are cross-sectional views illustrating the third mask process according to the embodiment of the present invention, in the array substrate shown in Figs. 4D, 4C and 5C.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 2 도전막(130)과 제 3 도전막(150)을 형성한다.The second
이때, 상기 제 3 도전막(150)은 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인을 구성하기 위해 구리와 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제 2 도전막(130)은 상기 구리의 확산을 방지하고 부착(adhesion)특성을 향상시키기 위해 몰리브덴 티타늄(MoTi)과 같은 도전물질로 이루어질 수 있다.Here, the third
이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 2 감광막(270)을 형성한 후 본 발명의 실시예에 따른 제 2 하프-톤 마스크(280)를 통해 상기 제 2 감광막(270)에 선택적으로 광을 조사한다.7B, a
이때, 본 발명의 실시예에 사용한 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)를 투과한 광만이 상기 제 2 감광막(270)에 조사되게 된다.At this time, the second half-
이어서, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)를 통해 노광된 제 2 감광막(270)을 현상하고 나면, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(270a) 내지 제 7 감광막패턴(270g)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 2 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 3 도전막(150) 표면이 노출되게 된다.After the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(270a) 내지 제 4 감광막패턴(270d)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 5 감광막패턴(270e) 내지 제 7 감광막패턴(270g)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 제 2 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.The first to
다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(270a) 내지 제 7 감광막패턴(270g)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제 2 도전막과 제 3 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 게이트전극(121) 상부에 상 기 제 3 도전막으로 이루어지며 각각 상기 액티브패턴(124)의 소오스영역과 드레인영역에 전기적으로 접속하는 소오스전극(122)과 드레인전극(123)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 7D, using the first to seventh
또한, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 게이트라인(116)과 교차하여 화소영역을 정의하는 한편, 상기 제 1 콘택홀을 통해 그 하부의 더미패턴(114)과 전기적으로 접속하는 데이터라인(117)이 형성되게 된다.The pixel region of the
이때, 상기 화소영역에는 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 교대로 배치되어 횡전계를 발생하는 공통전극(108)과 화소전극(118)이 형성되는 한편, 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 게이트라인(116)과 실질적으로 동일한 방향으로 배치되어 각각 상기 공통전극(108) 및 화소전극(118)의 일측과 연결되는 공통전극라인(미도시) 및 화소전극라인(118L)이 형성되게 된다.At this time, a
또한, 패드부의 어레이 기판(110)에는 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 각각 상기 제 3 콘택홀 및 제 4 콘택홀을 통해 하부의 데이터패드라인(117p) 및 게이트패드라인(116p)과 전기적으로 접속하는 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)이 형성되게 된다.The
이때, 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117) 하부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 소오스전극패턴(122')과 드레인전극패턴(123') 및 데이터라인패턴(117')이 각각 형성되게 된다.The
또한, 상기 제 2 도전막으로 이루어진 공통전극(108), 화소전극(118), 공통전극라인, 화소전극라인(118L), 게이트패드전극(126p) 및 데이터패드전극(127p) 상부에는 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 공통전극(108), 화소전극(118), 공통전극라인, 화소전극라인(118L), 게이트패드전극(126p) 및 데이터패드전극(127p)과 실질적으로 동일한 형태로 패터닝된 공통전극패턴(108'), 화소전극패턴(118'), 공통전극라인패턴(미도시), 화소전극라인패턴(118L'), 게이트패드전극패턴(126p') 및 데이터패드전극패턴(127p')이 형성되게 된다.On the
그리고, 계속하여 상기 제 3 마스크공정을 이용하여 상기 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 선택적으로 제거함으로써 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택(ohmic contact)시키는 오믹-콘택층(125n)을 형성하게 된다.Thereafter, the n + amorphous silicon thin film is selectively removed by using the third mask process to selectively remove the n + amorphous silicon thin film. The source / drain region of the
이후, 상기 제 1 감광막패턴(270a) 내지 제 7 감광막패턴(270g)의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 5 감광막패턴 내지 제 7 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.As shown in FIG. 7E, when the ashing process for removing the first to seventh
이때, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 4 감광막패턴은 상기 제 5 감광막패턴 내지 제 7 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 8 감광막패턴(270a') 내지 제 11 감광막패턴(270d')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소정영역에만 남아있게 된다.The first through
그리고, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 제 8 감광막패턴(270a') 내지 제 11 감광막패턴(270d')이 남아있는 상기 어레이 기판(110) 전면에 소정의 절연물질로 이루어진 보호막(115b)을 형성한다.7F, a
이후, 도 7g에 도시된 바와 같이, 리프트-오프공정을 통해 상기 제 8 감광막패턴 내지 제 11 감광막패턴을 제거하게 되는데, 이때 상기 차단영역(III)의 제 8 감광막패턴 내지 제 11 감광막패턴 상부에 증착된 보호막은 상기 제 8 감광막패턴 내지 제 11 감광막패턴과 함께 제거되게 된다.Then, as shown in FIG. 7G, the eighth photosensitive film pattern to the eleventh photosensitive film pattern are removed through a lift-off process. At this time, on the eighth photosensitive film pattern to the eleventh photosensitive film pattern of the blocking region III, The deposited protective film is removed together with the eighth photoresist pattern to the eleventh photoresist pattern.
다음으로, 도 7h에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 도전막을 식각하여 상기 공통전극패턴, 화소전극패턴, 공통전극라인패턴, 화소전극라인패턴, 게이트패드전극패턴 및 데이터패드전극패턴을 선택적으로 제거함으로써 상기 공통전극(108), 화소전극(118), 공통전극라인, 화소전극라인(118L), 게이트패드전극(126p) 및 데이터패드전극(127p) 표면을 외부로 노출시키게 된다.Next, as shown in FIG. 7H, the third conductive film is etched to selectively remove the common electrode pattern, the pixel electrode pattern, the common electrode line pattern, the pixel electrode line pattern, the gate pad electrode pattern, and the data pad electrode pattern Thereby exposing the surface of the
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.
전술한 바와 같이 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.As described above, the amorphous silicon thin film transistor using the amorphous silicon thin film as the active pattern is described as an example of the present invention. However, the present invention is not limited to this, 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 2는 일반적인 횡전계방식 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.2 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a general transverse electric field type liquid crystal display device.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.3 is a plan view schematically showing a part of an array substrate of a transverse electric field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 상기 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선, IIIb-IIIb선 및 IIIc-IIIc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views sequentially showing manufacturing processes according to IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb and IIIc-IIIc of the array substrate shown in FIG.
도 5a 내지 도 5c는 상기 도 3에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.5A to 5C are plan views sequentially showing the manufacturing steps of the array substrate shown in FIG. 3;
도 6a 내지 도 6f는 상기 도 4b 및 도 5b에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.FIGS. 6A to 6F are cross-sectional views illustrating a second mask process according to an embodiment of the present invention, in the array substrate shown in FIGS. 4B and 5B. FIG.
도 7a 내지 도 7h는 상기 도 4c 및 도 5c에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 3 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.FIGS. 7A to 7H are cross-sectional views illustrating the third mask process according to the embodiment of the present invention, in the array substrate shown in FIGS. 4C and 5C. FIG.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
108 : 공통전극 108l : 공통전극라인108: common electrode 108l: common electrode line
108L : 공통라인 110 : 어레이 기판108L: common line 110: array substrate
114 : 더미패턴 116 : 게이트라인114: dummy pattern 116: gate line
117 : 데이터라인 118 : 화소전극117: Data line 118: Pixel electrode
118l : 화소전극라인 121 : 게이트전극118l: pixel electrode line 121: gate electrode
122 : 소오스전극 123 : 드레인전극122: source electrode 123: drain electrode
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