KR102141561B1 - Liquid crystal display device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정사각형 형태로 4개 픽셀을 배열하여 개구율을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 제1 방향으로 형성된 복수의 게이트 라인; 제2 방향으로 형성된 복수의 게이트 라인; 상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인이 교차되어 복수의 픽셀 영역이 정의되고, 상기 복수의 픽셀 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 복수의 픽셀 영역에 형성된 픽셀 전극 및 공통 전극을 포함하고, 게이트 라인을 기준으로 데이터 전압이 입력되는 부분과 픽셀의 개구부가 위 아래로 대칭되어 형성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a liquid crystal display device capable of increasing the aperture ratio by arranging 4 pixels in a square shape and a method for manufacturing the same.
A liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of gate lines formed in a first direction; A plurality of gate lines formed in the second direction; A thin film transistor formed by intersecting the plurality of gate lines and the plurality of data lines to define a plurality of pixel areas, and forming the plurality of pixel areas; It includes a pixel electrode and a common electrode formed in the plurality of pixel regions, and a portion in which a data voltage is input based on a gate line and an opening of the pixel are symmetrically formed up and down.

Description

액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Liquid crystal display device and manufacturing method therefor{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 정사각형 형태로 4개 픽셀을 배열하여 개구율을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flat panel display device, and more particularly, to a liquid crystal display device capable of increasing the aperture ratio by arranging four pixels in a square shape and a method for manufacturing the same.

이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 디스플레이 장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.With the development of various portable electronic devices such as mobile communication terminals and notebook computers, there is an increasing demand for a flat panel display device that can be applied thereto.

평판 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이 장치(LCD: Liquid Crystal Display device), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 전계 방출 디스플레이 장치(Field Emission Display device), 유기발광 다이오드 디스플레이 장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display device) 등이 개발되었다.As a flat panel display device, a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel (PDP), a field emission display device (OLED), an organic light emitting diode display device (OLED) Diode Display device).

평판 디스플레이 장치 중에서 액정 디스플레이 장치(LCD)는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점이 있어 휴대용 기기에 적합하며 적용 분야가 지속적으로 확대되고 있다.Among flat panel display devices, a liquid crystal display device (LCD) is suitable for portable devices because of the advantages of development of mass production technology, ease of driving means, low power consumption, realization of high quality, and realization of a large screen, and the field of application is continuously expanding.

도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 단면도이고, 2는 도 1에 도시된 A1-A2 선에 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2에서는 FFS(Fringe Field Switching) 모드의 픽셀 구조를 도시하고 있다.1 is a cross-sectional view showing a pixel structure of a liquid crystal display device according to the prior art, and 2 is a cross-sectional view taken along line A1-A2 shown in FIG. 1. 1 and 2 illustrate a pixel structure in a FFS (Fringe Field Switching) mode.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치는 복수의 픽셀들(Pixels)이 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널과, 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로부(미도시)와, 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)과, 액정 패널과 구동 회로부를 감싸도록 형성된 베젤(미도시)을 포함한다.1 and 2, a liquid crystal display device according to the related art includes a liquid crystal panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix form, a driving circuit unit (not shown) for driving the liquid crystal panel, and a liquid crystal panel It includes a backlight unit (not shown) for supplying light, and a bezel (not shown) formed to surround the liquid crystal panel and the driving circuit.

액정 패널은 복수의 픽셀이 형성된 하부 기판(TFT 어레이 기판)과, 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 형성된 상부 기판(미도시) 및 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.The liquid crystal panel includes a lower substrate on which a plurality of pixels are formed (TFT array substrate), an upper substrate on which a color filter and a black matrix are formed (not shown), and a liquid crystal layer (not shown) interposed between the two substrates.

액정 패널의 하부 기판에는 복수의 게이트 라인(gate line)과 복수의 데이터 라인(data line)이 교차하도록 형성되어 있다. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차된 영역에 픽셀이 형성된다. 픽셀들 각각에는 스위칭 소자로써 TFT(Thin Film Transistor)가 형성되어 있고, 전계를 인가하기 위한 픽셀 전극(50) 및 공통 전극(40)이 형성되어 있다.A plurality of gate lines and a plurality of data lines are formed to cross the lower substrate of the liquid crystal panel. Pixels are formed in a region where a plurality of gate lines and a plurality of data lines intersect. A TFT (Thin Film Transistor) is formed as a switching element in each of the pixels, and a pixel electrode 50 and a common electrode 40 for applying an electric field are formed.

기판 상에는 게이트 전극(10)이 형성되어 있고, 게이트 전극(10)을 덮도록 게이트 절연막(15)이 형성되어 있다.A gate electrode 10 is formed on the substrate, and a gate insulating film 15 is formed to cover the gate electrode 10.

게이트 절연막(15) 상부 중에서 게이트 전극(10)과 중첩되는 영역에 액티브(20)가 형성되어 있고, 액티브(20) 상에 식각 방지막(25, ESL)이 형성되어 있다. 이때, 액티브는 산화물 반도체 물질로 형성된다.The active 20 is formed on a region of the upper portion of the gate insulating layer 15 that overlaps with the gate electrode 10, and the etch-stop layers 25 and ESL are formed on the active 20. At this time, the active is formed of an oxide semiconductor material.

액티브(20)의 양측이 드러나도록 식각 방지막이 제거되어 있고, 액티브(20)와 접촉하도록 소스 전극(32) 및 드레인 전극(34)이 형성되어 있다.The etch stop layer is removed so that both sides of the active 20 are exposed, and the source electrode 32 and the drain electrode 34 are formed to contact the active 20.

TFT를 덮도록 제1 보호막(30)이 형성되어 있고, 제1 보호막(30)을 덮도록 평탄화층(35)이 형성되어 있다. 평탄화층(35) 상에 공통 전극(40,Vcom)이 형성되어 있고, 공통 전극(40, Vcom)을 덮도록 제2 보호막(45)이 형성되어 있다.The first protective film 30 is formed to cover the TFT, and the planarization layer 35 is formed to cover the first protective film 30. The common electrodes 40 and Vcom are formed on the planarization layer 35, and the second passivation layer 45 is formed to cover the common electrodes 40 and Vcom.

제2 보호막(45) 상에 복수의 핑거 패턴을 가지는 픽셀 전극(50)이 형성되어 있고, 제1 보호막(30), 평탄화층(35) 및 제2 보호막(45)의 일부가 식각되어 드레인 전극(34)을 노출시키는 컨택홀이 형성되고, 픽셀 전극(50)이 컨택홀을 통해 TFT의 드레인 전극(34)과 컨택되어 있다.A pixel electrode 50 having a plurality of finger patterns is formed on the second passivation layer 45, and a portion of the first passivation layer 30, the planarization layer 35, and the second passivation layer 45 is etched to drain the electrode A contact hole exposing the 34 is formed, and the pixel electrode 50 is contacted with the drain electrode 34 of the TFT through the contact hole.

산화물 TFT는 소스 전극/드레인 전극의 습식 식각(W/E) 시 에천트(etchant)로 인한 데미지로부터 산화물(예로서, IGZO)를 보호하기 위해 식각 망지막(25, ESL)을 적용하고 있다.The oxide TFT uses an etch repellent film 25 (ESL) to protect the oxide (eg, IGZO) from damage caused by an etchant during wet etching (W/E) of the source electrode/drain electrode.

따라서, 제조 공정에 총 9개의 마스크가 필요하여 제조 효율이 낮고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.Therefore, a total of nine masks are required in the manufacturing process, resulting in low manufacturing efficiency and increased manufacturing cost.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 픽셀 구조를 700ppi급의 고해상도 디스플레이 장치에 적용할 경우, 픽셀 영역의 대부분을 TFT가 차지하게 되어 개구율이 낮다. 응답속도가 높은 산화물 반도체를 적용하고 있지만 개구율이 낮아 700ppi급의 고해상도 디스플레이 장치에 적용하는 경우에는 개구율이 낮아 적용이 어려운 문제점이 있다.In addition, when the pixel structure shown in FIGS. 1 and 2 is applied to a high-resolution display device of 700 ppi level, the TFT occupies most of the pixel area, resulting in a low aperture ratio. An oxide semiconductor having a high response speed is applied, but when the aperture ratio is low and applied to a high-resolution display device of 700 ppi, there is a problem in that it is difficult to apply due to a low aperture ratio.

본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 픽셀의 개구율이 높은 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve the above-described problems, and a technical problem is to provide a liquid crystal display device having a high aperture ratio of a pixel and a manufacturing method thereof.

본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조 효율을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve the problems described above, and to provide a liquid crystal display device capable of increasing the manufacturing efficiency and a method of manufacturing the technical problem.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical problems of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention are described below, or it will be clearly understood by those skilled in the art from the description and description.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 제1 방향으로 형성된 복수의 게이트 라인; 제2 방향으로 형성된 복수의 게이트 라인; 상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인이 교차되어 복수의 픽셀 영역이 정의되고, 상기 복수의 픽셀 영역에 형성된 박막트랜지스터; 상기 복수의 픽셀 영역에 형성된 픽셀 전극 및 공통 전극;을 포함하고, 게이트 라인을 기준으로 데이터 전압이 입력되는 부분과 픽셀의 개구부가 위 아래로 대칭되어 형성된 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of gate lines formed in a first direction; A plurality of gate lines formed in the second direction; A thin film transistor formed by crossing the plurality of gate lines and the plurality of data lines to define a plurality of pixel areas, and forming the plurality of pixel areas; And a pixel electrode and a common electrode formed in the plurality of pixel regions, and a portion in which a data voltage is input based on a gate line and an opening of the pixel are symmetrically formed up and down.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 4개 픽셀이 모여 정사각형 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is characterized in that four pixels are collected and arranged in a square shape.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 제1 픽셀의 박막트랜지스터의 및 데이터 전압의 입력부는 제1 게이트 라인의 위쪽에 형성되어 있고, 상기 제1 픽셀의 픽셀 전극은 상기 제1 게이트 라인의 아래쪽에 형성된 것을 특징으로 한다.In the liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, the input portion of the thin film transistor of the first pixel and the data voltage are formed above the first gate line, and the pixel electrode of the first pixel is below the first gate line. Characterized in that formed.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 제2 픽셀의 박막트랜지스터 및 데이터 전압의 입력부는 제2 게이트 라인의 아래 쪽에 형성되어 있고, 상기 제2 픽셀의 픽셀 전극은 상기 제2 게이트 라인의 위쪽에 형성된 것을 특징으로 한다.In the liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, the thin film transistor of the second pixel and the input portion of the data voltage are formed below the second gate line, and the pixel electrode of the second pixel is above the second gate line. It is characterized by being formed.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 제1 픽셀의 박막트랜지스터와 상기 제2 픽셀의 박막트랜지스터는 상기 제1 게이트 라인과 상기 제2 게이트 라인 사이에 형성된 것을 특징으로 한다.In the liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, the thin film transistor of the first pixel and the thin film transistor of the second pixel are formed between the first gate line and the second gate line.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 제1 픽셀의 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀의 픽셀 전극은 하나의 데이터 라인을 사이에 두고 마주보도록 형성된 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the pixel electrode of the first pixel and the pixel electrode of the second pixel are formed to face one data line therebetween.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀의 배치 구조가 지그재그 형태로 반복 배치된 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the arrangement structure of the first pixel and the second pixel is repeatedly arranged in a zigzag form.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 상기 픽셀 전극은 동일 물질로 동일 레이어에 형성된 것을 특징으로 한다.The liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the drain electrode and the pixel electrode of the thin film transistor are formed on the same layer of the same material.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 700ppi급의 픽셀 구조에서 상기 픽셀의 개구율이 41% 이상인 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is characterized in that the aperture ratio of the pixel is 41% or more in a 700 ppi pixel structure.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법은 픽셀의 개구율이 높여, 700ppi급 고해상도 모델에 적용할 수 있다.The liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof have a high aperture ratio of pixels, and thus can be applied to a high-resolution 700ppi model.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조 방법은 제조 공정에 소요되는 마스크를 줄여 제조 효율을 높이고, 제조 비용을 절감시킬 수 있다.The manufacturing method of the liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention can reduce a mask required for a manufacturing process to increase manufacturing efficiency and reduce manufacturing cost.

이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly identified through embodiments of the present invention.

도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A1-A2 선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 하나의 픽셀을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a pixel structure of a liquid crystal display device according to the prior art.
2 is a cross-sectional view taken along line A1-A2 shown in FIG. 1.
3 is a view showing a pixel structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of one pixel of a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 and 6 are views showing a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 기재하였다.In adding reference numerals to the components of each drawing in the present specification, the same numerals have been described for the same components, even if they are displayed on different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되지 않는다.On the other hand, the meaning of the terms described in this specification should be understood as follows. It should be understood that a singular expression includes a plurality of expressions unless the context clearly defines otherwise, and the terms "first", "second", etc. are intended to distinguish one component from another component, The scope of rights is not limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that terms such as "include" or "have" do not preclude the presence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라, 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term “at least one” includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of “at least one of the first item, the second item, and the third item” means not only the first item, the second item, or the third item, but also the first item, the second item, and the third item, respectively. Any combination of items that can be presented from two or more.

본 명세서에서 기술되는 "상에 또는 상부에"라는 용어는 어떤 구성(전극, 라인, 배선, 레이어, 컨택)이 다른 구성의 바로 상면(상부) 또는 바로 하면(하부)에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다. The term "on or over" as used herein, as well as when a certain configuration (electrode, line, wiring, layer, contact) is formed on the top (top) or immediately bottom (bottom) of another configuration. It means to include until a third configuration is interposed between the configurations.

액정 디스플레이 장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.A liquid crystal display device has been developed in various ways, such as a TN (Twisted Nematic) mode, a VA (Vertical Alignment) mode, an IPS (In Plane Switching) mode, and a FFS (Fringe Field Switching) mode according to a method of adjusting the arrangement of the liquid crystal layer.

이 중에서, IPS 모드와 FFS 모드는 하부 기판 상에 픽셀 전극(PXL)과 공통 전극(Vcom)을 배치하여, 픽셀 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 수평 전계 방식이다. 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 모드에 관계없이 적용될 수 있으나, FFS 모드를 일 예로 설명한다.Among them, the IPS mode and the FFS mode are horizontal electric field methods in which a pixel electrode PXL and a common electrode Vcom are disposed on a lower substrate to adjust the arrangement of the liquid crystal layer by an electric field between the pixel electrode and the common electrode. The liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention can be applied regardless of the mode, but the FFS mode will be described as an example.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 픽셀의 개구율을 높여, 700ppi급의 고해상도 모델에 적용할 수 있다. 픽셀의 개구율을 높이기 위한 픽셀의 배치 구조를 주요 내용으로 한다. 따라서, 픽셀의 개구율을 높이기 위한 픽셀의 배치와 관련이 없는 사항에 대한 상세한 설명 및 도면은 생략될 수 있다.The liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention can increase the aperture ratio of a pixel and apply it to a high resolution model of 700 ppi. The main structure is a pixel arrangement structure for increasing the aperture ratio of a pixel. Accordingly, detailed descriptions and drawings of matters not related to the arrangement of the pixels for increasing the aperture ratio of the pixels may be omitted.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 하나의 픽셀을 확대하여 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a pixel structure of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view of one pixel of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 복수의 픽셀(Pixel)들이 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널과, 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로부(미도시)와, 상기 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다.3 and 4, a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid crystal panel in which a plurality of pixels are arranged in a matrix form, and a driving circuit unit (not shown) for driving the liquid crystal panel, And a backlight unit (not shown) that supplies light to the liquid crystal panel.

도 3 및 도 4에서는 FFS(Fringe Field Switching) 모드의 픽셀 구조를 도시하고 있으며, 액정 패널의 하부 기판에 형성된 복수의 픽셀들 중에서 일부를 도시하고 있다.3 and 4 illustrate a pixel structure in an FFS (Fringe Field Switching) mode, and some of a plurality of pixels formed on a lower substrate of a liquid crystal panel.

액정 패널의 상부 기판은 컬러 화상을 표시하기 위한 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 컬러필터들과, 상기 컬러필터들 사이에 형성되어 픽셀을 구분시키는 블랙매트릭스를 포함한다.The upper substrate of the liquid crystal panel includes red, green, and blue color filters for displaying a color image, and a black matrix formed between the color filters to distinguish pixels.

액정 패널의 하부 기판에는 복수의 게이트 라인(gate line)과 복수의 데이터 라인(data line)이 교차하도록 형성되어 있다.A plurality of gate lines and a plurality of data lines are formed to cross the lower substrate of the liquid crystal panel.

게이트 라인(gate line)은 제1 방향(예로서, 수평 방향)으로 형성되어 있고, 데이터 라인(data line)은 제2 방향(예로서, 수직 방향)으로 형성되어 있다.The gate line is formed in the first direction (eg, horizontal direction), and the data line is formed in the second direction (eg, vertical direction).

복수의 게이트 라인(gate line)과 복수의 데이터 라인(data line)에 의해 복수의 픽셀이 정의된다. 복수의 픽셀에 각각에는 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극, 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 픽셀 전극(pixel electrode), 스토리지 커패시터(미도시, Cst) 및 스위칭 소자로써 TFT가 형성되어 있다.A plurality of pixels are defined by a plurality of gate lines and a plurality of data lines. TFTs are formed in each of the plurality of pixels as a common electrode to which a common voltage Vcom is applied, a pixel electrode to which a data voltage Vdata is applied, a storage capacitor (not shown, Cst), and a switching element.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 TFT는 코플라너(coplanar) 구조로 형성되며, 드레인 전극과 픽셀 전극을 연결을 위한 별도의 컨택홀이 형성되어 있지 않다.The TFT of the liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention is formed in a coplanar structure, and a separate contact hole for connecting a drain electrode and a pixel electrode is not formed.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서 TFT의 액티브는 산화물 반도체 물질, 예로서, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)로 형성될 수 있다.In the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, the active of the TFT may be formed of an oxide semiconductor material, for example, indium gallium zinc oxide (IGZO), indium gallium oxide (IGO), or indium tin zinc oxide (ITZO).

액티브의 반도체 물질이 픽셀의 개구부가지 형성되어 있고, 제조 공정 과정에서 반도체 물질이 도체화(metallization)되어 픽셀 전극이 된다. 즉, TFT의 드레인 전극과 픽셀 전극이 실질적으로 동일한 물질로 하나의 레이어로 형성되어 있다.The active semiconductor material is formed with the openings of the pixels, and in the manufacturing process, the semiconductor material is metallized to become a pixel electrode. That is, the drain electrode and the pixel electrode of the TFT are formed of one layer of substantially the same material.

따라서, 픽셀 전극(PXL)은 기본적으로 반도체 채널 층(A)과 동일한 산화 금속물질을 포함한다. 예를 들어, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)로 형성될 수 있다.Therefore, the pixel electrode PXL basically includes the same metal oxide material as the semiconductor channel layer A. For example, it may be formed of Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), Indium Gallium Oxide (IGO), or Indium Tin Zinc Oxide (ITZO).

픽셀 전극(PXL)은 금속 산화물질을 선택적으로 플라즈마 (Plasma) 혹은 자외선(Ultra Violet light: UV) 처리 또는 금속물질 확산 처리를 통해 캐리어 농도가 도체의 수준으로 높여진 특성을 가질 수 있다.The pixel electrode PXL may have a characteristic that the carrier concentration is increased to the level of the conductor through a plasma or ultra violet (UV) treatment or a metal material diffusion treatment of the metal oxide.

또한, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 물질을 도체화 하였으므로 투명한 도전체가 된다.In addition, IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide), IGO (Indium Gallium Oxide), or ITZO (Indium Tin Zinc Oxide) is a conductor, so it becomes a transparent conductor.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 픽셀의 개구율을 높이기 위해서 정사각형 형태로 4개 픽셀을 배열하였다.In the liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention, four pixels are arranged in a square shape in order to increase the aperture ratio of the pixels.

4개의 픽셀의 배열이 반복적으로 배치되어 전체 픽셀이 배열된다. 게이트 라인을 기준으로 데이터 전압이 입력되는 부분과 픽셀의 개구부가 반대로 형성되어 있다. 즉, 데이터 전압이 입력되는 부분과 픽셀의 개구부가 위 아래로 대칭적으로 형성되어 있다.The arrangement of four pixels is repeatedly arranged so that the entire pixels are arranged. The data voltage input portion and the pixel opening are formed opposite to the gate line. That is, the portion where the data voltage is input and the opening of the pixel are formed symmetrically up and down.

제1 픽셀의 구조를 살펴보면, TFT 및 데이터 전압의 입력부는 제1 게이트 라인의 위쪽에 형성되어 있고, 픽셀 전극은 제1 게이트 라인의 아래쪽에 형성되어 있다.Looking at the structure of the first pixel, the input portion of the TFT and the data voltage is formed above the first gate line, and the pixel electrode is formed below the first gate line.

제2 픽셀의 구조를 살펴보면, TFT 및 데이터 전압의 입력부는 제2 게이트 라인의 아래 쪽에 형성되어 있고, 픽셀 전극은 제2 게이트 라인의 위쪽에 형성되어 있다.Looking at the structure of the second pixel, the input portion of the TFT and the data voltage is formed below the second gate line, and the pixel electrode is formed above the second gate line.

제1 픽셀과 제2 픽셀의 TFT는 제1 게이트 라인과 제2 게이트 라인의 사이에 형성되어 있다. 그리고, 제1 픽셀의 픽셀 전극과 제2 픽셀의 픽셀 전극은 제1 데이터 라인을 사이에 두고 마주보도록 형성되어 있다.TFTs of the first pixel and the second pixel are formed between the first gate line and the second gate line. In addition, the pixel electrode of the first pixel and the pixel electrode of the second pixel are formed to face the first data line therebetween.

게이트 라인과 데이터 라인으로 1개의 픽셀을 정의할 때, 픽셀은 픽셀의 개구와 픽셀에 충전 신호를 전달해 주기 위한 데이터와 액티브와 컨택부로 구성되어 있다.When one pixel is defined as a gate line and a data line, the pixel is composed of an opening of a pixel and data for transmitting a charging signal to the pixel, and an active and a contact portion.

상술한 제1 픽셀과 제2 픽셀의 배치 구조가 지그재그 형태로 반복 배치되어 전체 픽셀들이 배열된다. 4개의 픽셀의 영역을 묶으면 정사각형 형태가 된다.The above-described arrangement structure of the first pixel and the second pixel is repeatedly arranged in a zigzag form to arrange the entire pixels. When four pixel areas are grouped, they form a square.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기로 한다.5 and 6 are views showing a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5 및 도 6(A)를 참조하면, 기판(101) 상에 반도체 물질을 전면 도포하고, 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정, 식각 공정 및 애싱 공정을 수행하여 반도체 패턴(102)을 형성한다.5 and 6(A), the semiconductor material is entirely coated on the substrate 101, and the semiconductor pattern 102 is formed by performing a photolithography process, an etching process, and an ashing process using a first mask. do.

여기서, 반도체 물질은 산화물 반도체 물질로서 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)가 이용될 수 있다. 이후, 제조 공정에서 반도체 패턴(102)으로 TFT 액티브, 소스 전극, 드레인 전극 및 픽셀 전극이 형성된다.Here, as the semiconductor material, indium gallium zinc oxide (IGZO), indium gallium oxide (IGO), or indium tin zinc oxide (ITZO) may be used as the semiconductor material. Thereafter, a TFT active, source electrode, drain electrode, and pixel electrode are formed as the semiconductor pattern 102 in the manufacturing process.

이어서, 도 5 및 도 6(B)를 참조하면, SiO2 또는 SiNx 물질로 게이트 절연층(103)을 형성한다. 이후, 메탈 물질을 도포한 후, 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정, 식각 공정 및 애싱 공정을 수행하여 게이트 절연층(103)과 게이트 전극(104)을 패터닝하여 형성한다.5 and 6(B), a gate insulating layer 103 is formed of SiO 2 or SiNx material. Thereafter, after the metal material is applied, the gate insulating layer 103 and the gate electrode 104 are patterned by performing a photolithography process, an etching process, and an ashing process using a second mask.

여기서, 게이트 전극(104)과 함께 게이트 라인 및 게이트 패드 및 공통 전극 라인이 형성된다. 도면에 도시하지 않았으나, 공통 배선들은 서로 연결되도록 구성하고, 일측 끝단에 공통 패드를 더 형성할 수 있다.Here, a gate line and a gate pad and a common electrode line are formed together with the gate electrode 104. Although not shown in the drawings, common wirings are configured to be connected to each other, and a common pad may be further formed at one end.

게이트 전극(104)을 마스크로 이용하여 반도체 패턴(102)의 일부를 도체화(metallization)시켜 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 형성한다. 노출된 반도체 패턴(102)을 플라즈마 처리 또는 자외선(Ultra Violet Light: UV) 처리를 수행하거나, 금속물질을 침투 및 확산시킨다. 그 결과, 반도체 패턴(102) 중에서 게이트 전극(G)으로 가려지지 않고 노출된 부분은 금속화된다.The source electrode S and the drain electrode D are formed by metallization of a portion of the semiconductor pattern 102 using the gate electrode 104 as a mask. The exposed semiconductor pattern 102 is subjected to plasma treatment or ultraviolet (ultraviolet light) treatment, or penetrates and diffuses a metallic material. As a result, the exposed portion of the semiconductor pattern 102 without being covered by the gate electrode G is metallized.

반도체 패턴(102)이 픽셀의 개구부까지 연장되어 형성되고, TFT의 드레인 전극으로부터 연장되어 픽셀 전극(105)이 형성된다. 즉, 픽셀 전극(105)과 드레인 전극(D)일 실질적으로 동일한 물질로 하나의 레이어로 형성되어 있다. 따라서, 픽셀 전극(PXL)은 기본적으로 TFT의 액티브(A)와 동일한 물질로 함께 형성된다.The semiconductor pattern 102 is formed to extend to the opening of the pixel, and extends from the drain electrode of the TFT to form the pixel electrode 105. That is, the pixel electrode 105 and the drain electrode D are formed of one layer of substantially the same material. Therefore, the pixel electrode PXL is basically formed of the same material as the active (A) of the TFT.

그리고, 반도체 패턴(102) 중에서 도체화되지 않은 부분은 액티브가 된다. 게이트 전극(104)으로 가려진 반도체 패턴(102)은 산화 반도체 물질 상태로 남아 있어 TFT의 액티브(A)가 된다. Then, a portion of the semiconductor pattern 102 that is not conductor becomes active. The semiconductor pattern 102 covered by the gate electrode 104 remains in the state of an oxide semiconductor material and becomes active (A) of the TFT.

게이트 전극(104)을 마스크로 이용하여 액티브(A)을 형성함과 동시에, 소스 전극(S), 드레인 전극(D) 및 픽셀 전극(105)이 형성된다.The active electrode A is formed using the gate electrode 104 as a mask, and the source electrode S, the drain electrode D, and the pixel electrode 105 are formed.

따라서, TFT의 구성에서 정렬 마진을 고려하여 중첩되는 부분들이 전혀 필요 없다. 즉, 액티브(A)가 게이트 전극(104)보다 큰 크기로 중첩되도록 형성할 필요가 없다. 그리고, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 액티브(A)와 접촉하면서 게이트 전극(104)과 일부 중첩하도록 크게 형성할 필요가 없다.Therefore, in the configuration of the TFT, the overlapping portions are not required at all considering the alignment margin. That is, it is not necessary to form the active A so as to overlap with a larger size than the gate electrode 104. In addition, it is not necessary to form the source electrode S and the drain electrode D largely overlapping the gate electrode 104 while being in contact with the active A.

따라서, TFT의 크기가 최소한의 크기에서 최적화된 특성을 가질 수 있다. TFT를 최소화하여 제작할 수 있으므로, 화소 영역 내에서 개구율을 최대한으로 확보할 수도 있다.Therefore, the size of the TFT can have characteristics optimized at a minimum size. Since the TFT can be manufactured with a minimum, it is possible to secure the aperture ratio to the maximum in the pixel region.

이어서, 도 5 및 도 6(C)를 참조하면, TFT와 픽셀 전극(105)을 덮도록 층간 절연막(106, interlayer)를 형성한다. 그리고, 제3 마스크 공정을 수행하여 복수의 홀을 형성한다.5 and 6(C), an interlayer insulating layer 106 (interlayer) is formed to cover the TFT and the pixel electrode 105. Then, a third mask process is performed to form a plurality of holes.

3 마스크 공정으로 층간 절연막(106)을 패턴닝하여, 소스/드레인 컨택홀(107), 게이트 패드(GP)의 일부를 노출하는 게이트 패드 홀 및 공통 배선을 노출하는 공통 배선 홀을 형성한다.The interlayer insulating layer 106 is patterned by a 3 mask process to form a source/drain contact hole 107, a gate pad hole exposing a portion of the gate pad GP, and a common wiring hole exposing common wiring.

이후, 복수의 컨택홀이 형성된 기판 전면에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전 물질과, 금속물질을 연속으로 도포하여 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)과 연결되는 메탈 배선을 형성한다.Subsequently, a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) and a metal material are continuously coated on the front surface of the substrate on which a plurality of contact holes are formed to form a source electrode (S) and a drain electrode (D). Metal wires to be connected are formed.

이어서, 도 5 및 도 6(D)를 참조하면, 하프톤 마스크인 제4 마스크 공정으로 투명 도전 물질과 금속물질을 패턴닝하여, 층간 절연층(106) 상에 공통 전극(108)을 형성한다. 그리고, 데이터 컨택(109)을 형성하여 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)과 배선을 연결시킨다.Subsequently, referring to FIGS. 5 and 6(D), a common electrode 108 is formed on the interlayer insulating layer 106 by patterning a transparent conductive material and a metal material by a fourth mask process that is a halftone mask. . Then, a data contact 109 is formed to connect the source electrode S, the drain electrode D, and the wiring.

소스/드레인 배선은 하부의 ITO와 상부의 메탈로 형성되며, 하프톤 마스크의 노광을 통해 개구부의 공통 전극(108)은 상부의 메탈이 제거되어 투명한 ITO만 남게 된다.The source/drain wiring is formed of the lower ITO and the upper metal, and through exposure of the halftone mask, the common electrode 108 of the opening is removed from the upper metal, leaving only transparent ITO.

이어서, 도 5 및 도 6(E)를 참조하면, 공통 전극(108)을 보호하기 위해 기판 전면에 보호막(110)을 형성한다. 보호막(110)을 형성한 경우, 게이트 패드와 게이트 패드를 배선들과 연결시키기 위해서 제5 마스크 공정을 수행하여, 게이트 패드 컨택홀 및 데이터 패드 컨택홀을 형성한다.Subsequently, referring to FIGS. 5 and 6E, a protective layer 110 is formed on the entire surface of the substrate to protect the common electrode 108. When the passivation layer 110 is formed, a fifth mask process is performed to connect the gate pad and the gate pad with wirings to form a gate pad contact hole and a data pad contact hole.

여기서, 디스플레이 모드에 따라서 공통 전극(108) 적층된 구조로 형성되거나, 포토아크릴의 보호막이 추가될 수도 있다.Here, depending on the display mode, the common electrode 108 may be formed in a stacked structure, or a protective film of photoacrylic may be added.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조 방법은 코플라너 구조의 TFT를 형성하고, TFT의 드레인 전극(D)과 픽셀 전극(105)을 동일한 산화물 반도체 물질로 형성하여, 700ppi급 해상도에서 픽셀의 개구율을 41% 이상 확보할 수 있도록 한다.In the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the above-described exemplary embodiment of the present invention, a coplanar structure TFT is formed, and a drain electrode (D) and a pixel electrode (105) of the TFT are formed of the same oxide semiconductor material. It is possible to secure the aperture ratio of the pixel at a resolution of 41% or more.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention. do.

101: 기판 102: 반도체 패턴
103: 게이트 절연막 104: 게이트 전극
105: 픽셀 전극 106: 층간 절연막
107: 컨택홀 108: 공통 전극
109: 데이터 컨택 110: 보호막101: substrate 102: semiconductor pattern
103: gate insulating film 104: gate electrode
105: pixel electrode 106: interlayer insulating film
107: contact hole 108: common electrode
109: Data contact 110: Shield

Claims (9)

기판 상에 반도체 패턴을 형성하는 단계;
상기 반도체 패턴 상에 게이트 절연층 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 반도체 패턴의 일부를 도체화시켜, 박막트랜지스터 및 픽셀 전극을 형성하는 단계;
상기 박막트랜지스터 및 상기 픽셀 전극을 덮도록 층간 절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막을 패터닝하여 복수의 컨택홀을 형성하는 단계;
상기 기판 전면에 투명 도전 물질 및 금속물질을 도포하는 단계;
상기 투명 도전 물질 및 금속물질을 패터닝하여, 공통 전극 및 데이터 컨택을 형성하는 단계; 및
상기 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 반도체 패턴 상에 게이트 절연층 및 게이트 전극을 형성하는 단계에서,
게이트 라인을 함께 형성하며, 상기 게이트 라인을 기준으로 상기 박막트랜지스터와 상기 픽셀 전극이 위아래로 대칭되고,
상기 반도체 패턴의 일부를 도체화시켜, 박막트랜지스터 및 픽셀 전극을 형성하는 단계에서,
상기 게이트 전극을 마스크로 이용하여, 액티브를 형성함과 동시에 소스 전극, 드레인 전극 및 상기 픽셀 전극을 형성하고,
상기 액티브, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 픽셀 전극은 동일한 층에 일체로 형성되는, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법.Forming a semiconductor pattern on the substrate;
Forming a gate insulating layer and a gate electrode on the semiconductor pattern;
Forming a thin film transistor and a pixel electrode by conducting a portion of the semiconductor pattern;
Forming an interlayer insulating film to cover the thin film transistor and the pixel electrode, and forming a plurality of contact holes by patterning the interlayer insulating film;
Coating a transparent conductive material and a metallic material on the entire surface of the substrate;
Patterning the transparent conductive material and the metallic material to form a common electrode and data contact; And
And forming a protective film on the entire surface of the substrate,
In the step of forming a gate insulating layer and a gate electrode on the semiconductor pattern,
The gate line is formed together, and the thin film transistor and the pixel electrode are symmetrical up and down based on the gate line.
In a step of forming a thin film transistor and a pixel electrode by conducting a portion of the semiconductor pattern by conducting,
The gate electrode is used as a mask to form an active source, a source electrode, a drain electrode, and the pixel electrode are formed.
The active, the source electrode, the drain electrode and the pixel electrode is integrally formed on the same layer, a method of manufacturing a liquid crystal display device. 제 1항에 있어서
상기 반도체 패턴은 산화물 반도체 물질로서, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 또는 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide) 중 적어도 하나로 이루어진, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법.The method of claim 1
The semiconductor pattern is an oxide semiconductor material, and is made of at least one of Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), Indium Gallium Oxide (IGO), or Indium Tin Zinc Oxide (ITZO). 제 1항에 있어서,
상기 액티브는 상기 반도체 패턴에서 도체화되지 않은 영역이고,
상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 픽셀 전극은 상기 반도체 패턴에서 도체화된 영역인, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The active is an unconducted region in the semiconductor pattern,
The source electrode, the drain electrode and the pixel electrode are conductive regions in the semiconductor pattern, a method of manufacturing a liquid crystal display device. 제 1항에 있어서,
상기 공통 전극은 상기 픽셀 전극과 중첩되는, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The common electrode overlaps the pixel electrode, a method of manufacturing a liquid crystal display device. 제 1항에 있어서,
상기 게이트 절연층은 SiO2 또는 SiNx 로 이루어진, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The gate insulating layer is made of SiO 2 or SiNx, a method of manufacturing a liquid crystal display device. 제 1항에 있어서,
상기 데이터 컨택은 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 각각 연결되는, 액정 디스플레이 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The data contact is connected to the source electrode and the drain electrode, respectively, a method of manufacturing a liquid crystal display device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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