KR101783581B1 - Thin film transistor array substrate and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 개시한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 표시 영역과 비표시 영역으로 구분되는 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 상에 금속막을 형성한 다음, 제 1 마스크 공정에 따라 표시 영역에 게이트 전극, 게이트 라인, 제 1 공통 라인 및 상기 제 1 공통라인과 일체로 형성되는 제 1 스토리지 전극을 형성하고, 비표시 영역에 게이트 패드를 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 등이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 및 소스ㆍ드레인 금속막을 순차적으로 형성한 다음, 제 2 마스크 공정에 따라 소스ㆍ드레인 전극, 상기 드레인 전극과 일체로 형성되는 제 2 스토리지 전극, 채널층, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계, 상기 소스ㆍ드레인 전극 등이 형성된 기판 상에 보호막과 유기절연막을 형성한 다음, 제 3 마스크 공정에 따라 포토레지스트를 형성한 다음 노광 및 현상 공정을 진행하여 유기절연막을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 유기절연막을 식각 마스크로 하여 식각가스의 산소 함량비를 다르게 하여 1, 2차 식각 공정을 순차적으로 진행하여 상기 표시 영역의 각 화소 영역에서는 보호막을 노출시키고, 상기 제 2 스토리지 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드 영역에 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 콘택홀이 형성된 유기절연막 상에 금속층을 형성한 다음, 상기 보호막이 노출된 화소 영역에 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention discloses a method of manufacturing a thin film transistor array substrate.
A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention includes the steps of providing a substrate divided into a display region and a non-display region, forming a metal film on the substrate, Forming a first storage electrode integrally formed with the first common line, the first common line, and the first common line, and forming a gate pad in a non-display region; forming a gate insulating film, And a source / drain metal film, forming a source / drain electrode, a second storage electrode formed integrally with the drain electrode, a channel layer, a data line, and a data pad according to a second mask process, A protective film and an organic insulating film are formed on the substrate on which the source / drain electrodes and the like are formed, and then, Forming a photoresist film, patterning the organic insulating film by performing exposure and development processes, and sequentially performing first and second etching processes with different oxygen content ratios of the etching gas using the patterned organic insulating film as an etching mask Exposing a protective film in each pixel region of the display region, forming a contact hole in the second storage electrode, the gate pad, and the data pad region, forming a metal layer on the organic insulating film on which the contact hole is formed, And forming a pixel electrode and a common electrode in the exposed pixel region.
Description
본원 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.
통상적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 액정표시장치는 주로 컬러필터 어레이가 형성되는 컬러필터 기판과 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 어레이가 형성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판이 액정을 사이에 두고 합착되어 형성된다.[0002] A liquid crystal display typically displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal having dielectric anisotropy using an electric field. The liquid crystal display device is formed by a color filter substrate on which a color filter array is formed and a thin film transistor array substrate on which a thin film transistor (TFT) array is formed.
최근에는 액정표시장치의 협소한 시야각 문제를 해결하기 위해 여러가지 새로운 방식을 채용한 액정표시장치가 개발되고 있다. 광시야각 특성을 갖는 액정표시장치는 횡전계 방식(IPS:in-plane switching mode), OCB 방식(optically compensated birefrigence mode) 및 FFS(Fringe Field Swithching) 방식 등이 있다.In recent years, liquid crystal display devices employing various new methods have been developed to solve the narrow viewing angle problem of the liquid crystal display device. A liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic includes an in-plane switching mode (IPS), an optically compensated birefringence mode (OCB), and a fringe field swithching (FFS) mode.
이중 상기 횡전계 방식 액정표시장치는 화소전극과 공통전극을 동일한 기판 상에 배치하여 전극들 간에 수평 전계가 발생하도록 한다. 이로 인하여 액정 분자들의 장축이 기판에 대해서 수평 방향으로 배열되어 종래 TN(Twisted Nematic) 방식 액정표시장치에 비해 광시야각 특성을 갖는다.In the transverse electric field type liquid crystal display device, a pixel electrode and a common electrode are disposed on the same substrate so that a horizontal electric field is generated between the electrodes. As a result, the long axes of the liquid crystal molecules are arranged in the horizontal direction with respect to the substrate, so that the liquid crystal molecules have a wide viewing angle characteristic as compared with a conventional TN (Twisted Nematic) type liquid crystal display device.
도 1은 종래 기술에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 화소구조를 도시한 도면이고, 도 2는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 절단한 단면도이다.FIG. 1 is a view showing a pixel structure of a conventional transverse electric field type liquid crystal display device, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line I-I 'of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 게이트 라인(1)과 데이터 라인(5)이 교차되어 화소 영역이 정의되고, 그 교차 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 배치되어 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a
상기 화소 영역에는 상기 게이트 라인(1)과 대향하도록 제 1 공통 라인(3)이 상기 데이터 라인(5)과 교차되어 있다. 상기 화소 영역 양측 가장자리에는 상기 제 1 공통 라인(3)으로부터 분기되며 상기 데이터 라인(3)과 평행한 제 1 공통 전극(3a)이 형성된다.In the pixel region, a first common line (3) intersects the data line (5) so as to face the gate line (1). A first common electrode (3a) branched from the first common line (3) and parallel to the data line (3) is formed on both edge portions of the pixel region.
또한, 상기 게이트 라인(1)은 화소 영역에서 폭이 넓어지는 게이트 전극(1a)을 구비하고, 상기 게이트 전극(1a)과 인접한 영역에는 제 1 스토리지 전극(6)이 배치되어 있다. 상기 제 1 스토리지 전극(6)은 상기 제 1 공통 전극(3a)과 일체로 형성된다.The
또한, 상기 제 1 공통 라인(3) 상부에는 상기 제 1 공통 라인(3)과 전기적으로 콘택되어 있는 제 2 공통 라인(13)이 형성되어 있다. 그리고 상기 제 1 공통 전극(3a)과 오버랩되는 제 3 공통 전극(13b)과, 화소 영역에 형성되는 제 2 공통 전극(13a)이 상기 제 2 공통 라인(13)으로부터 분기 되어 있다.A second
상기 화소 영역에는 제 2 공통 전극(13a)과 교대로 화소 전극(7a)이 배치되어 있고, 상기 화소 전극(7a)은 제 1 스토리지 전극(6)과 오버랩되는 제 2 스토리지 전극(7)으로부터 분기 된다.The
상기 데이터 라인(5) 영역의 Ⅰ-Ⅰ' 절단면을 보면, 하부기판(10) 상에 게이트 절연막(12)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(12) 상에는 데이터 라인(5)이 형성되어 있다. 상기 데이터 라인(5)의 양측에는 하부기판(10) 상에 형성되는 제 1 공통 전극(3a)이 형성되어 있다. 상기 제 1 공통 전극(3a) 상에는 보호막(19)을 사이에 두고 제 3 공통 전극(13b)이 형성되어 있다. A
또한, 상기 데이터 라인(5)과 대향하는 컬러필터 기판은 상부기판(20) 상에 블랙매트릭스(21)가 형성되어 있고, 블랙매트릭스(21)를 경계로 양측에는 적색(R) 컬러필터층(25a)과 녹색(G) 컬러필터층(25b)이 형성되어 있다. 29는 오버코트층이다.The color filter substrate facing the
종래 횡전계 방식 액정표시장치는 백라이트 유닛으로부터 발생되는 광원에 의해 화소 영역 가장자리 둘레를 따라 발생되는 빛샘을 차단하기 위해 블랙매트릭스(21)의 폭(L1)을 확장 형성하였다.In the conventional transverse electric field type liquid crystal display device, the width L1 of the
즉, 상기 데이터 라인(5)과 제 1 공통 전극(3a) 사이를 통과하는 광 중 소정의 경사 방향으로 진행하는 광을 차단하기 위해 블랙매트릭스(21)를 제 1 공통 전극(3a)의 외측 방향까지 확장 형성하였다. 이로 인하여 화소 영역의 개구율이 감소하는 문제점이 발생하였다.That is, in order to block light traveling in a predetermined oblique direction among the light passing between the
또한, 종래 기술에서는 데이터 라인(5)을 중심으로 양측에 제 1 공통 전극(3a)이 배치되어 있어, 화소 영역의 개구율 개선에 한계가 있었다.Further, in the prior art, the first
본 발명은 데이터 라인 상부에 유기절연막을 사이에 두고 공통전극을 배치하여 화소 영역의 개구율을 개선한 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same that improve the aperture ratio of a pixel region by disposing a common electrode over an organic insulating film over a data line.
또한, 본 발명은 하프톤 또는 회절 마스크를 이용하여 데이터 라인 상부에 형성되는 공통 전극과 데이터 라인 하부에 형성되는 채널층패턴의 쇼트(short) 불량을 방지한 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는 다른 목적이 있다.Also, the present invention provides a thin film transistor array substrate which prevents a short defect of a channel layer pattern formed on a data line and a common electrode formed on a data line by using a halftone or diffraction mask, and a manufacturing method thereof There is another purpose.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 박막 트랜지스터 어레이 기판은, 기판; 상기 기판 상에 화소 영역을 정의하기 위해 교차배열된 게이트 라인과 데이터 라인; 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 배치되어 있는 스위칭 소자; 상기 화소 영역의 노출된 보호막 상에 교대로 배치된 제 2 화소 전극과 제 1 공통 전극; 상기 데이터 라인과 보호막 및 유기절연막을 사이에 두고 오버랩되도록 배치된 제 2 공통 전극; 상기 기판 상에 형성된 제 1 스토리지 전극; 상기 제 1 스토리 전극과 게이트 절연막을 사이에 두고 오버랩되면서 상기 스위칭 소자의 드레인 전극과 일체로 형성된 제 2 스토리지 전극; 상기 스위칭 소자, 제 2 스토리지 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드 상부에 형성된 유기절연막; 및 상기 제 2 스토리지 전극과 콘택홀에 의해 연결된 제 1 화소 전극을 포함하고, 상기 제 2 공통 전극은 상기 데이터 라인과 유기절연막을 감싸면서 양측 가장자리 일부가 화소 영역의 보호막 상에 형성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thin film transistor array substrate comprising: a substrate; A gate line and a data line cross-arrayed to define a pixel region on the substrate; A switching element disposed at an intersection of the gate line and the data line; A second pixel electrode and a first common electrode alternately arranged on an exposed protective layer of the pixel region; A second common electrode arranged to overlap the data line with a protective film and an organic insulating film interposed therebetween; A first storage electrode formed on the substrate; A second storage electrode formed integrally with the drain electrode of the switching element while overlapping the first story electrode with the gate insulating film therebetween; An organic insulating layer formed on the switching element, the second storage electrode, the gate pad, and the data pad; And a first pixel electrode connected to the second storage electrode through a contact hole, wherein the second common electrode surrounds the data line and the organic insulating layer, and a part of both edges of the second common electrode is formed on the protective layer of the pixel region .
또한, 본 발명의 박막 트랜지스터 어레이 기판 제조방법은, 표시 영역과 비표시 영역으로 구분되는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 금속막을 형성한 다음, 제 1 마스크 공정에 따라 표시 영역에 게이트 전극, 게이트 라인, 제 1 공통 라인을 형성하고, 비표시 영역에 게이트 패드를 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 등이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 및 소스ㆍ드레인 금속막을 순차적으로 형성한 다음, 제 2 마스크 공정에 따라 소스ㆍ드레인 전극, 채널층, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계; 상기 소스ㆍ드레인 전극 등이 형성된 기판 상에 보호막과 유기절연막을 형성한 다음, 제 3 마스크 공정에 따라 포토레지스트를 형성한 다음 노광 및 현상 공정을 진행하여 유기절연막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 유기절연막을 식각 마스크로 하여 식각가스의 산소 함량비를 다르게 하여 1, 2차 식각 공정을 순차적으로 진행하여 상기 표시 영역의 각 화소 영역에서는 보호막을 노출시키고, 상기 드레인 전극과 일체로 형성되는 스토리지 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드 영역에 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀이 형성된 유기절연막 상에 금속층을 형성한 다음, 상기 보호막이 노출된 화소 영역에 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor array substrate, comprising: providing a substrate divided into a display region and a non-display region; Forming a gate electrode, a gate line, and a first common line in a display region in accordance with a first mask process, and forming a gate pad in a non-display region, after forming a metal film on the substrate; Forming a source / drain electrode, a channel layer, a data line, and a data pad according to a second mask process after sequentially forming a gate insulating layer, a semiconductor layer, and a source / drain metal layer on the substrate having the gate electrode formed thereon; Forming a protective film and an organic insulating film on the substrate on which the source / drain electrodes and the like are formed, forming a photoresist according to a third mask process, and then performing an exposure and a development process to pattern the organic insulating film; The first and second etching processes are sequentially performed by using the patterned organic insulating film as an etching mask so that the oxygen content ratio of the etching gas is different to expose the protective film in each pixel region of the display region, Forming a contact hole in a storage electrode, a gate pad, and a data pad region; And forming a metal layer on the organic insulating film on which the contact hole is formed, and then forming a pixel electrode and a common electrode in a pixel region where the protective film is exposed.
상기와 같이, 본 발명은 데이터 라인 상부에 빛샘 차단을 위한 공통전극을 배치하여 빛샘 불량 및 화소 개구율을 개선한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a common electrode for blocking the light leakage is disposed above the data line, thereby improving the defects of the light leakage and the pixel aperture ratio.
또한, 본 발명은 화소 영역을 보호막이 노출되도록 하고, 노출된 보호막 상에 화소 전극과 공통 전극을 교대로 배치함으로써, 투과율 특성을 개선한 효과가 있다.Further, the present invention has the effect of improving the transmissivity characteristic by exposing the pixel region to a protective film and alternately arranging the pixel electrode and the common electrode on the exposed protective film.
또한, 본 발명은 데이터 라인 상부에 형성되는 공통 전극이 데이터 라인 또는 채널층패턴과 쇼팅 불량이 발생되지 않도록 한 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that a common electrode formed on a data line does not cause a data line or channel layer pattern and a shorting defect.
또한, 본 발명은 액정표시장치의 셀갭을 유지하는 갭 스페이서와 눌림 방지를 위한 눌림 스페이서를 배치하여 일정한 셀갭을 유지할 수 있도록 한 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that a gap spacer holding the cell gap of the liquid crystal display device and a pressed spacer for preventing the pressing can be disposed to maintain a constant cell gap.
도 1은 종래 기술에 따른 횡전계 방식 액정표시장치의 화소구조를 도시한 도면이다.
도 2는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 화소 영역을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 8b는 상기 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'선과 Ⅲ-Ⅲ'선을 따른 액정표시장치 제조공정을 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 11은 상기 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선, Ⅴ-Ⅴ'선 및 Ⅵ-Ⅵ'선을 절단한 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 상기 도 3의 Ⅶ-Ⅶ'선을 절단한 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 콘택홀 형성 공정에서 일반적인 식각 공정을 적용할 경우 발생되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 콘택홀 형성시 진행하는 식각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 제 2, 3, 4 실시예들에 따라 상기 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'선과 Ⅲ-Ⅲ'선을 절단한 단면도이다.1 is a diagram showing a pixel structure of a transverse electric field type liquid crystal display device according to the related art.
2 is a sectional view taken along the line I-I 'of FIG. 1;
3 is a view showing a pixel region of a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 8B are views showing a process of manufacturing a liquid crystal display device along the line II-II 'and III-III' of FIG.
FIGS. 9 to 11 are cross-sectional views taken along line IV-IV ', line V-V' and line VI-VI 'of FIG.
12A and 12B are diagrams showing the structure of a liquid crystal display device cut along line VII-VII 'in FIG.
FIGS. 13A and 13B are views for explaining problems occurring when a general etching process is applied in the contact hole forming process of the present invention.
FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining the etching process that proceeds when the contact hole of the present invention is formed. FIG.
15 to 17 are cross-sectional views taken along lines II-II 'and III-III' of FIG. 3 according to the second, third, and fourth embodiments of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
또한, 실시예의 설명에 있어서, 각 패턴, 층, 막, 영역 또는 기판 등이 각 패턴, 층, 막, 영역 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. Furthermore, in the description of the embodiments, it is to be understood that each pattern, layer, film, region, substrate, or the like is formed "on" or "under" each pattern, layer, film, The terms " on "and " under " all include being formed either" directly "or" indirectly "
또한, 각 구성요소의 상, 옆 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In addition, reference to the top, side, or bottom of each component will be described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 화소 영역을 도시한 도면이다.3 is a view showing a pixel region of a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 게이트 라인(215)과 데이터 라인(315)이 교차 배열되어 화소 영역을 정의한다. 상기 게이트 라인(215)과 데이터 라인(315)이 교차되는 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. Referring to FIG. 3, the liquid crystal display of the present invention defines a pixel region by arranging
상기 게이트 라인(215)과 인접한 영역에는 게이트 라인(215)과 평행하게 제 1 공통 라인(225)이 배치되어 있다. 상기 제 1 공통 라인(225)은 상기 데이터 라인(315)과도 교차한다.A first
상기 게이트 라인(215)과 데이터 라인(315)의 교차 영역에는 게이트 라인(215)보다 폭이 넓게 게이트 전극(250)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(250)은 박막 트랜지스터의 게이트 전극으로 사용된다. 상기 게이트 전극(250)과 게이트 라인(215)은 일체로 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 전극(250), 소스전극(440), 드레인 전극(450) 및 채널층(미도시)으로 구성된다.A
또한, 상기 제 1 공통 라인(225)은 화소 영역에서 상기 제 1 공통 라인(225)의 폭보다 넓게 형성된 제 1 스토리지 전극(225a)이 일체로 형성된다. 상기 제 1 스토리지 전극(225a)은 상부에 오버랩되도록 형성된 제 2 스토리지 전극(260)과 함께 화소 영역의 스토리지 커패시터를 형성한다. 상기 제 2 스토리지 전극(260)은 상기 드레인 전극(450)과 일체로 형성된다.In addition, the first
상기 화소 영역에는 제 1 공통 라인(225)과 오버랩되도록 제 1 화소 전극(240)이 형성되고, 데이터 라인(315)과 평행한 화소 영역 방향으로 다수개의 제 2 화소 전극(730)들이 제 1 화소 전극(240)으로부터 분기된다. 상기 제 2 화소 전극(730)은 슬릿 형태로 소정의 간격을 두고 화소 영역에 형성된다. 여기서, 제 2 스토리지 전극(260)과 제 1 화소 전극(240)은 제 1 콘택홀(610)을 통해 연결되어 있다.A
또한, 화소 영역을 사이에 두고 제 1 공통 라인(225) 및 제 1 스토리지 전극(225a)과 대향하도록 제 2 공통 라인(245)이 형성되어 있다. 상기 제 1 공통 전극(740)은 상기 제 2 공통 라인(245)으로부터 데이터 라인(315)과 평행한 화소 영역 방향으로 분기되어 있다. 상기 제 1 공통 전극(740)은 다수개의 슬릿 형태로 형성되고, 화소 영역에서 상기 제 2 화소 전극과 서로 교대로 배치된다.A second
상기 제 2 공통 라인(245) 가장자리에는 데이터 라인(315)과 오버랩되도록 제 2 공통 전극(235)이 분기된다. 제 2 공통 전극(235)은 백라이트 광원에 의해 데이터 라인(315) 영역에서 발생되는 빛샘을 차단하는 기능을 한다.The second
상기 제 2 공통 전극(235)은 상기 제 1 스토리지 전극(225a)과 제 3 콘택홀(630)을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 제 1 공통 라인(225)과 제 1 스토리지 전극(225a)을 경유하여 제 2 공통전극(235), 제 1 공통전극(740) 및 제 2 공통 라인(245)에 공통 전압이 공급된다.The second
또한, 상기 2 공통 전극(235)과 상기 데이터 라인(315) 사이에는 유기절연막(600)이 배치되어 있다. 또한, 도면에서는 도시되지 않았지만, 본 발명은 4 마스크 공정으로 진행되기 때문에 상기 데이터 라인(315)과 반도체층이 동시에 패터닝되어 데이터 라인(315) 하부에 채널층 패턴(도 5a 참조)이 존재한다.An organic insulating
따라서, 본 발명에서는 제 2 공통 전극(235)과 데이터 라인(315) 하부에 형성된 채널층 패턴과의 쇼트 불량을 방지하기 위해 콘택홀 형성 공정시 하프톤 또는 회절 마스크를 사용하여 화소 영역과 데이터 라인(315) 상에 보호막이 존재하도록 하였다.Accordingly, in the present invention, in order to prevent short-circuiting between the second
또한, 액정표시장치의 패드 영역에는 상기 게이트 라인(215)으로부터 연장된 게이트 패드(210)가 형성되고, 상기 게이트 패드(210) 상에는 제 2 콘택홀(620)을 통하여 전기적으로 콘택된 게이트 패드 콘택전극(710)이 형성된다.A
도 4a 내지 도 8b는 상기 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'선과 Ⅲ-Ⅲ'선을 따른 액정표시장치 제조공정을 도시한 도면이다.FIGS. 4A and 8B are views showing a process of manufacturing a liquid crystal display device along the line II-II 'and III-III' of FIG.
4a 및 4b를 참조하면, 투명성 절연물질로 된 하부기판(100) 상에 금속막을 스퍼터링 방식으로 증착한 다음, 제 1 마스크 공정에 따라 식각 공정을 진행한다.4A and 4B, a metal film is deposited on the
제 1 마스크 공정에서는 증착된 금속막 상에 감광성 물질인 포토레지스트를 형성한 다음, 투과 영역과 비투과 영역을 구비한 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성한다.In the first mask process, a photoresist, which is a photosensitive material, is formed on the deposited metal film, and then a photoresist pattern is formed by exposing and developing using a mask having a transmissive region and a non-transmissive region.
그런 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 금속막을 식각하여, 게이트 전극(250), 제 1 스토리지 전극(225a) 및 게이트 패드(210)를 형성한다. 상기 게이트 전극(250)과 일체로 형성되는 게이트 라인(215), 상기 제 1 스토리지 전극(225a)과 일체로 형성되는 제 1 공통 라인(225)도 동시에 형성된다.Then, the metal film is etched using the photoresist pattern as a mask to form the
상기 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 도면에서는 단일 금속막으로 형성되어 있지만 경우에 따라서는 적어도 2개 이상의 금속막들을 적층하여 형성할 수 있다.The metal film may use any one of molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), aluminum (Al) . In addition, although the metal film is formed of a single metal film, it may be formed by stacking at least two metal films.
상기와 같이, 게이트 전극(250) 등이 하부 기판(100) 상에 형성되면, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(200), 비정질 실리콘막 및 도핑된 비정질 실리콘막(n+ 또는 p+)으로 구성된 반도체층 및 소스/드레인 금속막을 연속하여 형성한다.5A and 5B, when the
상기 소스/드레인 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명성 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 도면에서는 단일 금속막으로 형성되어 있지만 경우에 따라서는 적어도 2개 이상의 금속막들을 적층하여 형성할 수 있다.The source / drain metal film may be formed of any one of molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), aluminum (Al) One can be used. In addition, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) may be used. In addition, although the metal film is formed of a single metal film, it may be formed by stacking at least two metal films.
상기와 같이, 소스/드레인 금속막이 하부기판(100) 상에 형성되면, 하프톤 마스크 또는 회절 마스크를 이용한 제 2 마스크 공정을 진행하여 소스/드레인 전극(440, 450), 제 2 스토리지 전극(260), 데이터 라인(315), 및 채널층(340)을 형성한다. 도면에는 도시되지 않았지만, 이때 데이터 패드도 함께 형성한다.When the source / drain metal layer is formed on the
하프톤 마스크 또는 회절 마스크의 사용에 따라 데이터 라인(315) 하측에는 채널층패턴(320)이 존재한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 스토리지 전극(225a)과 제 2 스토리지 전극(260) 사이에는 스토리지 커패시턴스가 형성된다. 이후, 하부기판(100) 전 영역에 보호막(500)을 형성한다.Depending on the use of a halftone mask or a diffraction mask, a
도 6a 내지 도 7을 참조하면, 보호막(500)이 형성된 하부 기판(100) 상에 유기절연막(600)을 형성한다. 그런 다음, 완전투과영역(P1), 비투과영역(P3) 및 반투과영역(P2)으로 구성된 마스크(850)를 사용하여 제 3 마스크 공정을 진행한다. 마스크의 완전투과영역(P1)은 콘택홀 형성 영역과 대응되고, 반투과영역(P2)은 화소 영역과 대응된다.6A to 7, an organic insulating
제 3 마스크 공정에서는 상기 유기절연막(600) 상에 콘택홀을 형성하는 공정이다.In the third mask process, a contact hole is formed on the organic insulating
상기 유기절연막(600)은 상기 보호막(500) 보다 낮은 유전율을 갖는다. 유전율은 3.0 내지 4.0일 수 있고, 바람직하게는, 유기절연막(600)의 유전율은 3.4 내지 3.8일 수 있다. 상기 유기절연막(600)의 두께는 3 내지 6 ㎛일 수 있다. 유기절연막(600)의 두께는 액정표시장치의 구동 주파수에 따라 다양한 두께로 설계될 수 있다.The organic insulating
특히, 구동 주파수가 높아지면 데이터 라인(315)과 유기절연막(600) 상에 형성될 제 2 공통 전극(도 3의 도면부호 235) 사이에서는 커플링 효과로 신호 지연이 발생된다. 본 발명에서는 저유전율 유기절연막(600)을 사용하여 데이터 라인(315)과 제 2 공통 전극(235) 사이에 발생되는 기생 커패시턴스의 크기를 줄여 신호 지연을 방지한다.Particularly, when the driving frequency is high, a signal delay occurs due to the coupling effect between the
왜냐하면, 기생 커패시턴스의 크기는 상기 데이터 라인(315)과 제 2 공통 전극(235)의 거리와 반비례 관계에 있기 때문에 상기 유기절연막(600)의 두께를 크게 하면 기생 커패시턴스 값은 작아진다. 이로 인하여 상기 데이터 라인(315)과 제 2 공통 전극(235) 사이에서 발생되는 커플링 효과에 의한 신호 지연을 줄일 수 있다.Because the parasitic capacitance is in inverse proportion to the distance between the
예를 들어, 본 발명의 액정표시장치의 구동 주파수가 120Hz인 경우에는 상기 유기절연막(600)의 두께를 2.5~3.5㎛로 하고, 240Hz인 경우에는 5.5~6.5㎛로 한다. 하지만, 이것은 고정된 설계 값이 아니므로 변경할 수 있다. 특히, 화소 개구율, 빛샘 차단을 위하여 제 2 공통 전극(235)의 위치를 변경해야할 필요성이 있을 경우에는 구동 주파수에 따라 정해진 유기절연막(600)의 두께를 더 작게 하거나 크게 할 수 있다.For example, when the driving frequency of the liquid crystal display device of the present invention is 120 Hz, the thickness of the organic insulating
또한, 상기 유기절연막(600)은 아크릴계 수지로 형성될 수 있다. 상기 아크릴계 수지는 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 즉, 상기 유기절연막(600)은 저유전율을 갖는 물질이라면 상기의 포토 아크릴에 제한되지 않는다.The organic insulating
본 발명의 제 3 마스크 공정에 따라 노광 및 현상 공정을 진행하면, 마스크(850)의 완전투과영역(P1)과 대응되는 제 2 스토리지 전극(260), 게이트 패드(210) 및 데이터 패드(미도시) 상부의 보호막(500)이 노출된다.The
또한, 마스크(850)의 반투과영역(P2)과 대응되는 화소 영역에는 유기절연막(600) 보다 두께가 작은 유기절연막패턴(600a)이 형성된다. 즉, 화소 영역에는 보호막(500)이 노출되지 않고, 유기절연막패턴(600a)이 존재한다.An organic insulating
상기와 같이, 노광 및 현상 공정이 완료되면, 패터닝된 유기절연막(600)과 유기절연막 패턴(600a)을 마스크로 하여 식각 공정을 진행한다.After the exposure and development processes are completed as described above, the etching process is performed using the patterned organic insulating
상기와 같이 식각 공정을 진행하면, 상기 제 2 스토리지 전극(260)의 일부가 노출된 제 1 콘택홀(610), 게이트 패드(210)의 일부가 노출되는 제 2 콘택홀(620)이 형성된다. 이때, 화소 영역과 대응되는 영역에는 유기절연막 패턴(600a)이 존재하므로 식각 공정에 의해 유기절연막패턴(600a)만 제거되어 보호막(500)이 노출된다.The
특히, 본 발명의 제 3 마스크 공정에서는 식각 공정시 산소 함량 비를 다르게 하여 2단계 식각 공정이 진행되기 때문에 콘택홀 내측면의 경사가 완만하게 된다. 2단계 식각 공정에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.Particularly, in the third mask process of the present invention, since the etching process is performed in a two-step etching process with different oxygen content ratios, the inclination of the side surfaces in the contact holes becomes gentle. The two-step etching process is described in detail below.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 3 마스크 공정에서는 제 1 스토리지 전극(225a) 상에도 제 3 콘택홀(630)을 형성한다.As shown in FIG. 7, in the third mask process, a
본 발명의 제 2 콘택홀(620)과 제 3 콘택홀(630) 영역은 유기절연막(600)과 하부의 보호막(500) 및 게이트 절연막(200)이 모두 식각되어야 한다. 이때, 종래 기술에서와 같이, 건식각 공정 만을 콘택홀을 형성하면, 노광 및 현상 공정으로 제거될 유기절연막(600)의 일부가 남아 콘택홀 내측 경사면이 균일하지 않게 된다.The organic
하지만, 앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 제 3 마스크 공정에서는 식각 가스의 산소 함량비를 다르게 하면서 2단계 식각 공정으로 진행되기 때문에 이러한 불량은 발생되지 않는다.However, as described above, in the third mask process of the present invention, since the etching process proceeds to the two-stage etching process while changing the oxygen content ratio of the etching gas, such defects do not occur.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 콘택홀들이 형성된 하부기판(100) 상에 금속막(700)을 형성한 다음, 감광막(photoresist: 770)을 형성한다. 이후, 제 4 마스크 공정에 따라 노광, 현상 및 식각 공정을 진행하여 제 1 화소 전극(240), 제 1 공통 전극(740), 제 2 화소 전극(730), 제 2 공통 전극(235) 및 게이트 패드 콘택전극(710)을 형성한다.8A and 8B, a
상기 금속막은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전물질일 수 있다. I 또한, 도면에서는 단일 금속막으로 형성되어 있지만 경우에 따라서는 적어도 2개 이상의 금속막들을 적층하여 형성할 수 있다.The metal film may use any one of molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), aluminum (Al) . It may also be a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide). I In addition, although it is formed of a single metal film in the drawing, in some cases, it may be formed by laminating at least two or more metal films.
하지만, 제 1 공통 전극(740), 제 2 공통 전극(235) 및 게이트 패드 콘택전극(710)은 불투명 금속으로 형성하고, 제 1 화소 전극(240) 및 제 2 화소 전극(730)은 투명성 도전물질로 형성할 수 있다. 이런 경우에는 두번의 마스크 공정으로 진행한다.However, the first
본 발명에서는 컬러필터기판 상에 형성되는 블랙매트릭스를 제거하거나 그 폭을 줄일 수 있도록 제 2 공통 전극(235)은 불투명 금속으로 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the second
하지만, 투명성 도전물질로 형성한 다음, 제 1 화소 전극(240), 제 1 공통 전극(740), 제 2 화소 전극(730), 제 2 공통 전극(235) 및 게이트 패드 콘택전극(710)을 형성할 수 있다. 이런 경우에는 데이터 라인(315)과 대응되는 컬러필터기판 상에는 블랙 매트릭스를 형성한다.The
상기 제 1 화소 전극(240)은 제 1 콘택홀(610)을 통하여 제 2 스토리지 전극(260)과 연결된다. 제 2 화소 전극(730)과 제 1 공통 전극(740)은 화소 영역에서 슬릿 형태로 하부 기판(100) 상에 교대로 형성된다. 특히, 본 발명에서는 화소 영역에 게이트 절연막(200)과 보호막(500)이 존재하기 때문에 제 2 화소 전극(730)과 제 1 공통 전극(740)은 보호막(500) 상에 형성된다.The
또한, 제 2 공통 전극(235)은 데이터 라인(315) 영역을 감싸도록 형성된다. 구체적으로 보면, 데이터 라인(315) 상부의 유기절연막(600) 상에 형성되면서, 측면 경사면을 따라 일부가 보호막(500) 상에 형성된다. 왜냐하면, 보호막(500)을 제거할 경우 데이터 라인(315) 하부에 존재하는 채널층패턴(320)의 측면과 제 2 공통 전극(235)이 공정 중 전기적으로 쇼팅될 수 있기 때문이다. 본 발명에서 화소 영역과 데이터 라인(315) 상에 존재하는 보호막(500)을 제거하지 않도록 하여, 데이터 라인(315) 또는 채널층패턴(320)과 제 2 공통 전극(235) 사이에서 발생될 수 있는 쇼팅 불량을 방지하였다. In addition, the second
또한, 상기 제 2 공통 전극(235)은 데이터 라인(315)과 제 2 화소 전극(730) 사이에 형성되는 전계를 차폐하는 기능을 한다. 이로 인하여 상기 데이터 라인(315)을 따라 발생되는 빛샘 불량을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 유기절연막(600)의 유전율은 보호막(500)의 유전율보다 작은 값을 갖는 물질을 사용하기 때문에 제 2 공통 전극(235)과 데이터 라인(315) 사이에 발생되는 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.The second
이와 같이 상기 제 2 공통 전극(235)과 데이터 라인(315) 사이의 기생 커패시턴스가 줄어들면 커플링 효과로 발생될 수 있는 신호 지연도 줄어들게 된다. As described above, when the parasitic capacitance between the second
상기 게이트 패드 콘택전극(710)은 제 2 콘택홀(620)을 통하여 게이트 패드(210)와 전기적으로 연결된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 데이터 패드 영역에도 데이터 패드 콘택전극이 데이터 패드와 전기적으로 연결된다.The gate
도 9 내지 도 11은 상기 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선, Ⅴ-Ⅴ'선 및 Ⅵ-Ⅵ'선을 절단한 단면도이다.FIGS. 9 to 11 are cross-sectional views taken along line IV-IV ', line V-V' and line VI-VI 'of FIG.
본 발명의 액정표시장치는 두 종류의 스페이서가 형성된다. 컬러필터기판과 박막 트랜지터 어레이 기판의 셀갭을 일정하게 유지하는 갭 스페이서와 외부 눌림에 의해 갭 스페이서의 손상을 방지하는 눌림 스페이서이다. 갭 스페이서는 일반적으로 액정표시장치에 적용되고 있다. 따라서, 여기서는 갭 스페이서와 함께 형성되는 눌림 스페이서를 중심으로 설명한다.In the liquid crystal display device of the present invention, two kinds of spacers are formed. A gap spacer for keeping the cell gap of the color filter substrate and the thin film transistor array substrate constant, and a pressing spacer for preventing the gap spacer from being damaged by external pressing. The gap spacers are generally applied to liquid crystal display devices. Therefore, here, the pressing spacer formed together with the gap spacer will be mainly described.
도 9 내지 도 11은 눌림 스페이서(400)를 도시한 것이다. 눌림 스페이서(400)의 위치는 고정된 것이 아니므로 갭 스페이서(미도시)와 눌림 스페이서(400)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다.Figs. 9-11 illustrate the pressed
본 발명의 눌림 스페이서는 액정표시장치의 표시 영역이 눌려질 때, 갭 스페이서가 지탱할 수 있는 힘을 분산시키는 역할을 한다. 액정표시장치에 갭 스페이서만 형성하는 경우에는 외부 눌림 힘에 의해 갭 스페이서가 부러지거나 복원력을 상실할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 액정표시장치의 표시영역이 어느 이상의 힘으로 눌려지면 눌림 스페이서와 갭 스페이서가 함께 액정표시장치의 셀갭을 유지하도록 한다.The pressed spacer of the present invention serves to disperse the force that the gap spacer can sustain when the display area of the liquid crystal display device is pressed. In the case of forming only the gap spacer in the liquid crystal display device, the gap spacer may be broken or the restoring force may be lost by the external pressing force. Therefore, in the present invention, when the display area of the liquid crystal display device is pressed with a certain force, the pressed spacers and the gap spacers together keep the cell gap of the liquid crystal display device.
도 9는 스토리지 커패시터 형성 영역에 배치된 눌림 스페이서를 도시한 것이다. 도 3 및 도 9를 참조하면, 하부 기판(100) 상에는 제 1 공통라인(225)과 일체로 형성된 제 1 스토리지 전극(225a)이 형성되어 있다. 상기 제 1 스토리지 전극(225a) 상에는 게이트 절연막(200), 보호막(500), 유기절연막(600) 및 제 2 스토리지 전극(260)이 형성되어 있다.Fig. 9 shows a pressed spacer disposed in the storage capacitor forming region. Referring to FIGS. 3 and 9, a
이와 대응되게 컬러필터 기판의 상부기판(300) 상에는 블랙 매트릭스(350)와 오버 코트층(371)이 형성되어 있다. 상기 오버 코트층(371) 상에는 눌림 스페이서(400)가 형성되어 있다. Correspondingly, a
상기 눌림 스페이서(400)와 대응되는 유기절연막(600)에는 소정의 홈(G:groove)이 형성되어 있다. 상기 홈(G)은 유기절연막(600)이 전부 제거되거나 유기절연막(600)의 일부만을 제거하여 형성할 수 있다.A predetermined groove (G) is formed in the organic insulating
도 3, 도 10 및 도 11을 참조하면, 각각 게이트 라인(215) 상부와 데이터 라인(315) 상부에 눌림 스페이서(400)를 형성하였다. 상기 눌림 스페이서(400)와 대응되는 게이트 라인(315) 상부에는 유기절연막(600)이 제거된 홈(G)이 형성되어 있다. 홈(G) 영역에는 보호막(500)이 노출되어 있다. 하지만, 유기절연막(600)의 두께보다 작은 두께로 홈(G) 영역에 유기절연막을 남겨 둘 수 있다.Referring to FIGS. 3, 10 and 11, a pressed
또한, 데이터 라인(315) 상부에도 눌림 스페이서(400)와 대응되는 영역에 홈(G)을 형성하였다. 유기절연막(600) 상에는 제 2 공통 전극(235)이 형성되어 있다. 상기 제 2 공통 전극(235)는 유기절연막(600)과 홈(G) 내측면 및 노출된 보호막(500) 상에 형성되어 있다. 하지만, 홈(G) 영역에 유기절연막(600)의 두께보다 작은 유기절연막 일부를 남겨 둘 수 있다.In addition, a groove G is formed in a region corresponding to the pressed
이것은 액정표시장치의 표시 영역이 눌려질 때, 눌림 스페이서(400)가 홈(G)의 바닥면(유기절연막 또는 보호막)에 닿기전 까지는 갭 스페이서에 의해 셀갭을 유지하고, 눌림 스페이서(400)가 홈(G)의 바닥면에 닿는 순간부터 갭 스페이서(미도시)와 눌림 스페이서(400)가 함께 셀갭을 유지하도록 하기 위함이다.This is because when the display area of the liquid crystal display device is pressed, the cell gap is maintained by the gap spacer until the pressed
즉, 본 발명에서는 액정표시장치의 표시 영역에 눌려지는 힘에 따라 갭 스페이서만 셀갭을 유지하거나, 갭 스페이서와 눌림 스페이서가 함께 셀갭을 유지한다.In other words, according to the present invention, only the gap spacer maintains the cell gap according to the force that is pushed in the display region of the liquid crystal display device, or the gap spacer and the pressed spacer maintain the cell gap together.
도 12a 및 도 12b는 상기 도 3의 Ⅶ-Ⅶ'선을 절단한 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.12A and 12B are diagrams showing the structure of a liquid crystal display device cut along line VII-VII 'in FIG.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 발명의 데이터 라인(315) 영역과 대응되는 컬러필터 기판의 구조가 도시되어 있다.Referring to Figs. 12A and 12B, the structure of the color filter substrate corresponding to the
하부기판(100) 상에는 게이트 절연막(200)을 사이에 두고 데이터 라인(315)과 채널층 패턴(320)이 형성되어 있고, 상기 데이터 라인(315) 상에는 보호막(500) 및 유기절연막(600)이 형성되어 있다.A
상기 데이터 라인(315) 상부의 유기절연막(600) 상에는 제 2 공통 전극(235)이 형성되어 있다. 상기 제 2 공통 전극(235)은 데이터 라인(315) 상에 형성된 유기절연막(600)과 보호막(500)을 감싸면서, 양측 일부가 보호막(500) 상에 형성된 구조로 되어 있다.A second
상기 제 2 공통 전극(235)은 광을 차단할 수 있는 불투명 금속으로 형성되기 때문에 하부기판(100)의 배면으로부터 입사되는 광은 제 2 공통 전극(235)에 의해 차단된다. 상기 제 2 공통 전극(235)은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 이들의 합금중 어느 하나로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 공통 전극(235)은 적어도 하나 이상의 금속층으로 형성될 수 있다.Since the second
따라서, 상기 제 2 공통 전극(235)과 대응되는 컬러필터기판에 형성된 블랙매트릭스(350) 폭(L2)은 종래 보다 줄일 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(350)의 폭은 제 2 공통 전극(235)의 폭과 데이터 라인(315)의 폭 범위(6㎛~16㎛)에서 형성될 수 있다.Therefore, the width (L2) of the
이와 같이, 블랙 매트릭스(350)의 폭이 줄어들면 인접한 적색(R) 컬러필터층(303a)과 녹색(G) 컬러필터층 및 청색(G) 컬러필터층(미도시)의 면적을 크게 할 수 있다. 이로 인하여 액정표시장치의 화소 개구율을 향상시킬 수 있다.As described above, when the width of the
도 12b에서는 블랙 매트릭스를 완전히 제거한 컬러필터기판이 도시되어 있다. 즉, 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에 형성된 제 2 공통 전극(235)이 블랙 매트릭스 역할을 한다. 블랙 매트릭스가 제거되면 도 12a 보다 화소 개구율을 크게 할 수 있다.In Fig. 12B, the color filter substrate on which the black matrix is completely removed is shown. That is, the second
*93도 13a 및 도 13b는 본 발명의 콘택홀 형성 공정에서 일반적인 식각 공정을 적용할 경우 발생되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining problems occurring when a general etching process is applied in the contact hole forming process of the present invention.
도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 게이트 패드 영역에는 하부 기판(100) 상에 게이트 패드(210)가 형성되어 있고, 게이트 패드(210) 상에는 게이트 절연막(200), 보호막(500) 및 유기절연막(600)이 형성된다.13A and 13B, a
상기 게이트 패드(210)를 노출시키기 위해 일반적으로 사용되고 있는 건식각 공정을 사용하면, 노광 및 현상 공정시 홀 영역에 잔존하는 유기절연막(600)으로 인하여 홀 내측면의 테이퍼(taper)가 좋지 않게 된다.If a dry etch process commonly used to expose the
도 13a에 도시한 바와 같이, 홀 영역에 잔존하는 유기절연막(600)으로 인하여 유기절연막(600) 하부에 언더 컷(under cut) 구조가 형성된다. 즉, 유기절연막(600)과 보호막(500) 및 게이트 절연막(200) 사이에는 단차가 발생한다.An undercut structure is formed under the organic insulating
도 13b에 도시한 바와 같이, 홀 영역에서 발생된 단차는 이후 형성되는 금속막(470)의 단선을 유발한다. 본 발명의 게이트 패드 영역에 형성되는 게이트 패드 콘택전극은 콘택홀 내측에 형성된 단차에 의해 전기적으로 단선 된다. 상기 금속막(470)은 적어도 하나 이상의 금속막이 적층된 구조일 수 있다.As shown in Fig. 13B, the stepped portion generated in the hole region causes a break of the
이와 같은, 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 콘택홀 형성시 식각 가스의 함량비을 바꾸면서 2번의 식각 공정으로 진행한다.In order to solve such a problem, the present invention proceeds to two etching processes while changing the content ratio of the etching gas in forming the contact holes.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 콘택홀 형성시 진행하는 식각 공정을 설명하기 위한 도면이다. 이러한 공정은 도 6a 내지 도 7의 제 3 마스크 공정에 그대로 적용할 수 있다.FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining the etching process that proceeds when the contact hole of the present invention is formed. FIG. This process can be directly applied to the third mask process of FIGS. 6A to 7.
도 14a 내지 도 14c에 도시한 바와 같이, 하부 기판(100) 상에 게이트 패드(210)가 형성되어 있고, 게이트 패드(210) 상에는 게이트 절연막(200), 보호막(500) 및 유기절연막(600)이 순차적으로 형성된다. 14A to 14C, a
마스크 공정에 의하여 상기 유기절연막(600)이 패터닝되면, 이를 식각 마스크로 하여 제 1차 식각 공정을 진행한다. 제 1차 식각 공정에서 사용하는 식각 가스의 SF6:O2의 유량비 1:2.0 내지 1:3.0이고, 바람직하게는 1:2.5일 수 있다. 예를 들어 SF6: 4000일 경우 O2는 10000~12000을 갖는다.When the organic insulating
이후, 식각 가스의 SF6:O2의 유량비를 바꾸어 제 2차 식각 공정을 진행한다. 이때, SF6:O2의 유량비는 1:2.4 내지 1:3.0이고, 바람직하게는 1:2.9일 수 있다.Thereafter, the second etching process is performed by changing the flow ratio of SF 6 : O 2 in the etching gas. At this time, the flow ratio of SF 6 : O 2 is 1: 2.4 to 1: 3.0, preferably 1: 2.9.
즉, 제 1 차 식각 공정과 제 2 차 식각 공정시 산소(O2) 함량을 늘려주어 콘택홀 영역의 내측 경사면의 테이퍼를 개선한다. 제 1 차 식각 시간과 제 2 차 식각 시간은 동일하거나 제 2차 식각 시간을 제 1 차 식각 시간보다 짧게 가져가는 것이 바람직하다.That is, the oxygen (O 2 ) content is increased during the first etching process and the second etching process, thereby improving the taper of the inner inclined surface of the contact hole region. It is preferable that the first etching time and the second etching time are the same or the second etching time is shorter than the first etching time.
도 14b에 도시한 바와 같이, 게이트 패드(210) 영역에 형성된 콘택홀의 제 1 경사면(S1)과 제 2 경사면(S2)이 동일면으로 형성됨을 볼 수 있다. 즉, 유기절연막(600)과 보호막(500) 및 게이트 절연막(200) 사이에 단차가 발생되지 않음을 볼 수 있다. . 구체적으로 도 14b에 도시한 바와 같이, 유기절연막(600)의 내측면과 보호막(500)의 내측면과 게이트 절연막(200)의 내측면은 동일 평면에 배치된다.As shown in FIG. 14B, it can be seen that the first inclined plane S1 and the second inclined plane S2 of the contact hole formed in the
이후, 도 14c에 도시한 바와 같이, 내측면이 동일 평면에 배치되는 유기절연막(600)과 보호막(500) 및 게이트 절연막(200)이 형성된 하부 기판(100) 상에 금속막(470)을 형성하면, 게이트 패드(210) 상의 콘택홀에서 금속막 단선이 발생하지 않는다.Thereafter, as shown in FIG. 14C, a
이와 같이, 본 발명에서는 제 3 마스크 공정에서 2단계 식각 공정을 진행하여 콘택홀 내측면의 단차를 제거하였다.As described above, in the present invention, the step of two-step etching is performed in the third mask process to remove the step on the side surface inside the contact hole.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 제 2, 3, 4 실시예들에 따라 상기 도 3의 Ⅱ-Ⅱ'선과 Ⅲ-Ⅲ'선을 절단한 단면도이다.15 to 17 are cross-sectional views taken along lines II-II 'and III-III' of FIG. 3 according to the second, third, and fourth embodiments of the present invention.
본 발명의 제 2, 3, 4 실시예의 제조 공정은 상기 본 발명의 제 1 실시예의 제조 공정인 도 4a 내지 도 8b에 따라 진행될 수 있다. 따라서, 상기 도 8b와 구별되는 부분을 중심으로 설명한다. 도 8b와 동일한 부호는 동일한 구성부를 지칭한다.The fabrication process of the second, third, and fourth embodiments of the present invention can be performed according to the fabrication process of the first embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 4A to 8B. Therefore, the description will be focused on the portion different from FIG. 8B. The same reference numerals as those in Fig. 8B designate the same components.
본 발명의 제 2 3, 4 실시예에서는 본 발명의 제 1 실시예와 달리 데이터 패드와 게이트 패드가 형성되는 비표시 영역의 구조를 변경한 것이다.In the second and third embodiments of the present invention, the structure of the non-display region where the data pad and the gate pad are formed is changed, unlike the first embodiment of the present invention.
도 3 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에서는 게이트 패드(210)가 형성되어 있는 영역의 유기절연막패턴(600a)과, 데이터 라인(315) 상에 형성된 유기절연막(600)이 서로 다른 두께를 갖도록 형성하였다.3 and 15, in the second embodiment of the present invention, the organic insulating
도면에는 도시되지 않았지만, 데이터 패드 영역에서도 동일하게 유기절연막 패턴을 형성한다. 즉, 게이트 패드와 데이터 패드가 형성된 비표시 영역의 유기절연막 패턴(600a)의 두께는 데이터 라인(315)과 오버랩되는 유기절연막(600)의 두께보다 작다. 이는 콘택홀을 형성하는 제 3 마스크 공정에서 하프톤 마스크 또는 회절 마스크를 이용함으로써 구현할 수 있다.Although not shown in the figure, an organic insulating film pattern is similarly formed in the data pad region. That is, the thickness of the organic insulating
이와 같이, 패드 영역에서 유기절연막(600)의 높이를 낮게 형성하는 이유는 유기절연막(600)의 두께가 보호막(500)이나 게이트 절연막(200)보다 두껍기 때문에 구동 집적회로의 단자들과 게이트 패드 콘택전극(710)들의 콘택 불량이 발생되기 때문이다.The reason why the organic insulating
따라서, 패드 영역의 단차를 낮추면 외부 회로단자들과의 전기적 콘택을 용이하게 할 수 있다.Therefore, by lowering the stepped portion of the pad region, electrical contact with the external circuit terminals can be facilitated.
도 16의 제 3 실시예에서는 게이트 패드 영역과 데이터 패드 영역의 유기절연막(600)을 완전히 제거한 구조이다. 따라서, 게이트 패드(210)와 전기적으로 연결되는 게이트 패드 콘택전극(710)은 보호막(500) 상에 형성되면서, 게이트 패드(210)와 전기적으로 연결된다. 마찬가지로 데이터 패드 콘택전극(미도시)은 보호막(500) 상에 형성되면서 데이터 패드(미도시)와 전기적으로 연결된다.In the third embodiment shown in FIG. 16, the organic insulating
도 17의 제 4 실시예에서는 본 발명의 제 3 마스크 공정시 게이트 패드 영역에서는 유기절연막(600), 보호막(500) 및 게이트 절연막(200)을 모두 제거하는 구조이다. 데이터 패드 영역에서는 구조적으로 유기절연막(600)과 보호막(500)만 제거되고 데이터 패드 하측에 존재하는 게이트 절연막(200)은 남아 있다.In the fourth embodiment of FIG. 17, the organic insulating
하지만, 게이트 패드들과 데이터 패드들 사이에는 유기절연막(600), 보호막(500) 및 게이트 절연막(200)이 모두 제거되어 하부기판(100)이 노출된다.However, the organic insulating
따라서, 상기 게이트 패드 콘택전극(710)은 게이트 패드(210)와 하부기판(100) 상에 직접 형성된다. 게이트 패드 콘택전극(710)은 게이트 패드(210)를 완전히 덮고 있음을 볼 수 있다. Accordingly, the gate
이와 같이, 본 발명에서는 추가 마스크 공정 없이 액정표시장치의 패드 영역을 다양한 구조로 형성할 수 있다.As described above, in the present invention, the pad region of the liquid crystal display device can be formed in various structures without an additional mask process.
또한, 상기에서는 공통 전극과 화소 전극을 보호막 상에 형성하는 것을 중심으로 설명하였지만, 화소 전극을 보호막과 게이트 절연막 사이에 배치하거나 기판 상에 배치할 수 있다. 또한, 화소 전극은 슬릿 구조로 형성될 수 있지만 플레이트 형태로 화소 영역에 형성될 수 있다. 화소 전극이 플레이트 형상일 경우에는 투명성 도전물질을 사용한다. In the above description, the common electrode and the pixel electrode are formed on the protective film. However, the pixel electrode may be disposed between the protective film and the gate insulating film or disposed on the substrate. In addition, the pixel electrode may be formed in a slit structure, but may be formed in a pixel region in a plate shape. When the pixel electrode is in the form of a plate, a transparent conductive material is used.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
215: 게이트 라인 225: 제 1 공통 라인
225a: 제 1 스토리지 전극 240: 제 1 화소 전극
730: 제 2 화소 전극 245: 제 2 공통 라인
740: 제 1 공통 전극 235: 제 2 공통 전극215: gate line 225: first common line
225a: first storage electrode 240: first pixel electrode
730: second pixel electrode 245: second common line
740: first common electrode 235: second common electrode
Claims (6)
상기 기판 상에 금속막을 형성한 다음, 제 1 마스크 공정에 따라 표시 영역에 게이트 전극, 게이트 라인, 제 1 공통 라인 및 상기 제 1 공통라인과 일체로 제 1 스토리지 전극을 형성하고, 비표시 영역에 게이트 패드를 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 등이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 및 소스ㆍ드레인 금속막을 순차적으로 형성한 다음, 제 2 마스크 공정에 따라 소스ㆍ드레인 전극, 상기 드레인 전극과 일체인 제 2 스토리지 전극, 채널층, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계;
상기 소스ㆍ드레인 전극 등이 형성된 기판 상에 보호막과 유기절연막을 형성한 다음, 제 3 마스크 공정에 따라 노광 및 현상 공정을 진행하여 유기절연막을 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 유기절연막을 식각 마스크로 하여 식각가스의 산소 함량비를 다르게 하여 제 1, 2차 식각 공정을 순차적으로 진행하여 상기 표시 영역의 각 화소 영역에서는 상기 보호막을 노출시키고, 상기 제 2 스토리지 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드 각각을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및
상기 콘택홀이 형성된 유기절연막 상에 금속층을 형성한 다음, 상기 보호막이 노출된 화소 영역에 화소 전극 및 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 콘택홀의 내측 경사면은 동일면으로 형성되어, 상기 유기절연막의 내측면과 상기 보호막의 내측면과 상기 게이트 절연막의 내측면은 동일 평면에 배치되는 박막 트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
Providing a substrate separated into a display area and a non-display area;
Forming a metal film on the substrate, forming a gate electrode, a gate line, a first common line and a first storage electrode integrally with the first common line in a display region according to a first mask process, Forming a gate pad;
A source electrode and a drain electrode are sequentially formed on a substrate on which the gate electrode and the like are formed, and then a source electrode and a drain electrode are formed in accordance with a second mask process, a second storage electrode integral with the drain electrode, Forming a data line and a data pad;
Forming a protective film and an organic insulating film on the substrate on which the source / drain electrodes and the like are formed, and then performing an exposure and a development process according to a third mask process to pattern the organic insulating film;
The protective layer is exposed in each pixel region of the display region by sequentially performing first and second etching processes with different oxygen content ratios of the etching gas using the patterned organic insulating layer as an etching mask, Forming a contact hole exposing each of the gate pad and the data pad; And
Forming a metal layer on the organic insulating film on which the contact hole is formed and then forming a pixel electrode and a common electrode in a pixel region in which the protective film is exposed,
Wherein the inner inclined surfaces of the contact holes are formed in the same plane so that the inner surface of the organic insulating film, the inner surface of the protective film, and the inner surface of the gate insulating film are disposed in the same plane.
The method according to claim 1, wherein in the third mask process, the organic insulating film is patterned using a halftone mask or a diffraction mask to form a third organic insulating film having a thickness smaller than that of the organic insulating film in the pixel region, ≪ / RTI >
The method according to claim 1, wherein in the third mask process, the thickness of the organic insulating film formed in the non-display region is made thinner than the thickness of the organic insulating film formed in the display region by using a halftone mask or a diffraction mask. Lt; / RTI >
The method according to claim 1, wherein the flow rate ratio of SF 6 and O 2 in the first etching gas is 1: 2.0 to 1: 3.0 in the third mask process.
2. The method of claim 1, wherein a flow rate ratio of SF 6 and O 2 of the second etching gas is 1: 2.4 to 1: 3.0 in the third mask process.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |