KR20070055678A - Liquid crystal display panel and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 절연막을 이용한 고개구율 구조에서 빛샘을 차단하면서도 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 액정 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a liquid crystal panel capable of reducing parasitic capacitance while blocking light leakage in a high-aperture structure using an organic insulating film, and a method of manufacturing the same.
이를 위하여, 본 발명은 서브 화소 영역을 구분하는 블랙 매트릭스를 포함하는 상판과; 상기 상판과 액정층을 사이에 두고 마주하는 하판을 구비하고; 상기 하판은, 기판 상에 형성된 게이트 라인과; 상기 게이트 라인과 제1 절연막을 사이에 두고 교차하여 상기 서브 화소 영역을 구분하는 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 채널을 형성하고 상기 데이터 라인을 따라 중첩되고 상기 데이터 라인의 양측부로 돌출된 날개부를 갖는 활성층과, 상기 데이터 라인 및 박막 트랜지스터를 덮는 유기 절연막과, 상기 서브 화소 영역의 상기 유기 절연막 위에 형성되어 그 유기 절연막을 관통하는 컨택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 접속되고 상기 활성층의 날개부와 일부분이 중첩된 화소 전극을 포함하는 액정 패널과 그 제조 방법을 개시한다.To this end, the present invention and the top plate including a black matrix for separating the sub-pixel region; A lower plate facing the upper plate and the liquid crystal layer therebetween; The lower plate may include a gate line formed on the substrate; A data line crossing the gate line and a first insulating layer therebetween to divide the sub pixel region; A thin film transistor connected to the gate line and the data line, an active layer having a channel forming the channel of the thin film transistor and overlapping the data line and protruding to both sides of the data line, and covering the data line and the thin film transistor. A liquid crystal panel including an organic insulating layer and a pixel electrode formed on the organic insulating layer in the sub pixel region and connected to the thin film transistor through a contact hole penetrating through the organic insulating layer, and partially overlapping a wing portion of the active layer; The manufacturing method is disclosed.
Description
도 1은 종래의 액정 패널에서 데이터 라인 영역을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a data line region in a conventional liquid crystal panel.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널의 박막 트랜지스터 기판의 일부분을 도시한 평면도.2 is a plan view illustrating a portion of a thin film transistor substrate of a liquid crystal panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2 taken along lines II ′ and II-II ′.
도 4는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판이 적용된 액정 패널의 데이터 라인 영역을 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a data line region of a liquid crystal panel to which the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 3 is applied.
도 5a 내지 도 5d는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도들.5A through 5D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 3.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 패널의 칼러 필터 온 박막 트랜지스터 어레이(COA) 기판의 일부부을 도시한 평면도.6 is a plan view illustrating a portion of a color filter on thin film transistor array (COA) substrate of a liquid crystal panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 COA 기판을 Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view of the COA substrate shown in FIG. 6 taken along lines III-III ′ and IV-IV ′. FIG.
도 8a 내지 도 8c는 도 6에 도시된 COA 기판이 적용된 액정 패널의 다양한 데이터 라인 영역 구조를 도시한 단면도들.8A to 8C are cross-sectional views illustrating various data line region structures of a liquid crystal panel to which the COA substrate illustrated in FIG. 6 is applied.
도 9a 내지 도 9e는 도 7에 도시된 COA 기판의 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도들.9A through 9E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the COA substrate shown in FIG. 7.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10, 170 : 칼라 필터 기판 10, 170: color filter substrate
12, 22, 142, 172, 242, 272 : 절연 기판12, 22, 142, 172, 242, 272: insulated substrate
14, 174, 274 : 블랙 매트릭스 16, 176, 252 : 칼라 필터14, 174, 274
18, 178, 278 : 공통 전극 20, 160 : 박막 트랜지스터 기판18, 178, 278:
24, 144, 244 : 게이트 절연막 26, 104, 204 : 데이터 라인24, 144, 244: gate
28, 150, 250 : 무기 보호막 30, 152 : 유기 보호막28, 150, 250: inorganic
32, 118, 218 : 화소 전극 102, 202 : 게이트 라인32, 118, 218:
108, 208 : 게이트 전극 110, 210 : 소스 전극108, 208:
112, 212 : 드레인 전극 114, 214 : 컨택홀112 and 212
116, 216 : 활성층 146, 246 : 오믹 컨택층116, 216:
260 : COA(칼라 필터 온 박막 트랜지스터 어레이) 기판260: color filter on thin film transistor array (COA) substrate
270 : 상판 280 : 스토리지 라인270: top plate 280: storage line
본 발명은 액정 표시 패널에 관한 것으로, 특히 빛샘을 차단하면서도 기생 커패시턴스 성분을 감소시킬 수 있는 액정 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display panel, and more particularly, to a liquid crystal display panel capable of reducing parasitic capacitance components while blocking light leakage, and a method of manufacturing the same.
액정 표시 장치는 액정의 전기적 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시한다. 구체적으로, 액정 표시 장치는 화소 매트릭스를 통해 화상을 표시하는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널)과, 액정 패널을 구동하는 구동 회로를 구비한다. 그리고 액정 표시 장치는 액정 패널이 비발광 소자이기 때문에 액정 패널의 후면에서 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛을 구비한다. 액정 패널은 비디오 신호에 따라 각 서브 화소의 액정 배열 상태가 가변하여 백라이트 유닛에서 조사된 빛의 투과율을 조절함으로써 영상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 이동 통신 단말기, 휴대용 컴퓨터, 액정 텔레비젼 등과 같이 소형 표시 장치부터 대형 표시 장치까지 널리 사용되고 있다. The liquid crystal display displays an image by using the electrical and optical characteristics of the liquid crystal. Specifically, the liquid crystal display includes a liquid crystal display panel (hereinafter referred to as a liquid crystal panel) for displaying an image through a pixel matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel. The liquid crystal display includes a backlight unit for supplying light from the rear side of the liquid crystal panel because the liquid crystal panel is a non-light emitting element. The liquid crystal panel displays an image by adjusting the transmittance of light emitted from the backlight unit because the liquid crystal array state of each sub-pixel is changed according to the video signal. Such liquid crystal displays are widely used from small display devices to large display devices such as mobile communication terminals, portable computers, and liquid crystal televisions.
구체적으로, 액정 패널은 칼라 필터 어레이가 형성된 칼러 필터 기판과, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판 사이에 액정층이 형성된 구조를 갖는다. 칼라 필터 어레이는 서브 화소 영역을 구분하는 블랙 매트릭스와, 서브 화소별로 형성된 칼라 필터와, 공통 전압을 공급하는 공통 전극 등을 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이는 교차 구조로 서브 화소 영역을 구분하는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 서브 화소별로 형성된 화소 전극과, 서브 화소별로 게이트 라인 및 데이터 라인과 화소 전극 사이에 접속된 박막 트랜지스터를 포함한다. 또 한, 박막 트랜지스터 기판은 박막 트랜지스터와 화소 전극 사이에 형성되어 박막 트랜지스터를 보호하는 보호막을 더 포함한다. 보호막으로는 무기 절연막 또는 유기 절연막이 이용되는데, 화소 전극의 개구율을 높이기 위해서는 무기 절연막 보다 유전율이 크고 두껍게 형성될 수 있는 유기 절연막이 이용된다. 이러한 유기 절연막에 의해 데이터 라인과 화소 전극간의 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있으므로 화소 전극을 데이터 라인의 양측부와 중첩시킴으로써 개구율이 증가된다. Specifically, the liquid crystal panel has a structure in which a liquid crystal layer is formed between the color filter substrate on which the color filter array is formed and the thin film transistor substrate on which the thin film transistor array is formed. The color filter array includes a black matrix for dividing the sub pixel areas, a color filter formed for each sub pixel, a common electrode for supplying a common voltage, and the like. The thin film transistor array includes a gate line and a data line for dividing the sub pixel areas in a cross structure, a pixel electrode formed for each sub pixel, and a thin film transistor connected between the gate line and the data line and the pixel electrode for each sub pixel. In addition, the thin film transistor substrate further includes a protective film formed between the thin film transistor and the pixel electrode to protect the thin film transistor. An inorganic insulating film or an organic insulating film is used as the protective film. An organic insulating film having a higher dielectric constant and a thickness than that of the inorganic insulating film is used to increase the aperture ratio of the pixel electrode. Since the parasitic capacitance between the data line and the pixel electrode can be reduced by such an organic insulating film, the aperture ratio is increased by overlapping the pixel electrode with both sides of the data line.
도 1은 종래의 유기 절연막이 적용된 액정 패널에서 데이터 라인 영역을 확대 도시한 단면도로서, 도 1에 도시된 액정 패널은 액정층(19)을 사이에 두고 합착된 칼라 필터 기판(10) 및 박막 트랜지스터 기판(20)을 구비한다. 1 is an enlarged cross-sectional view of a data line region in a liquid crystal panel to which a conventional organic insulating layer is applied. The liquid crystal panel illustrated in FIG. 1 includes a
칼라 필터 기판(10)은 상부 절연 기판(10) 상에 하판(20)의 데이터 라인(26)과 중첩된 블랙 매트릭스(14)가 형성되고, 블랙 매트릭스(14) 위에서 인접한 다른 색의 칼라 필터들이 중첩되도록 칼라 필터(16)가 형성되며, 칼라 필터(16) 위에 공통 전극이 형성된 구조를 갖는다. 박막 트랜지스터 기판(20)은 하부 절연 기판(22) 상에 게이트 절연막(24)을 사이에 두고 데이터 라인(26)이 형성되고, 데이터 라인(26)을 덮는 무기 보호막(28) 및 유기 보호막(30)이 형성되며, 유기 보호막(30) 위에 데이터 라인(26)을 기준으로 분리된 화소 전극(32)이 형성된 구조를 갖는다. 유기 보호막(30)에 의해 화소 전극(32)은 데이터 라인(26)의 양측부와 중첩되게 형성됨으로써 화소 전극(32)의 개구율이 증가된다.The
그러나, 도 1에 도시된 종래의 액정 패널에서는 빛샘을 차단하기 위하여 블랙 매트릭스(14)와 데이터 라인(26)의 선폭을 증가시켜야 하므로 화소 전극(32)과 중첩 면적이 증가하게 된다. 도 1을 참조하면, 빛샘 차단을 위한 데이터 라인(26) 선폭 증가로 데이터 라인(26) 선폭의 절반 이상이 화소 전극(32)과 중첩됨을 알 수 있다. 이로 인하여, 유기 보호막(30)을 적용하더라도 데이터 라인(26)과 화소 전극(32)간의 중첩 면적 증가로 기생 캐패시턴스가 증가함으로써 화소 전극(32)에 충전된 전압이 변동하여 암부성 세로줄 등과 같은 화질 저하 문제가 발생하게 된다. 또한, 데이터 라인(26)과 화소 전극(32) 각각은 분할 노광 방법을 이용한 별도의 마스크 공정으로 형성되는데, 이때 공정 오차로 분할 노광 영역별로 데이터 라인(26)과 화소 전극(32)의 중첩 면적이 달라지는 경우 기생 캐패시턴스 편차가 발생하고 그로 인하여 국부적인 세로줄 등과 같은 화질 저하 문제도 발생하게 된다. However, in the conventional liquid crystal panel illustrated in FIG. 1, the line widths of the
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 유기 절연막을 이용한 고개구율 구조에서 빛샘을 차단하면서도 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 액정 패널 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal panel and a method of manufacturing the same, which can reduce parasitic capacitance while blocking light leakage in a high opening ratio structure using an organic insulating layer.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널은 서브 화소 영역을 구분하는 블랙 매트릭스를 포함하는 상판과; 상기 상판과 액정층을 사이에 두고 마주하는 하판을 구비하고; 상기 하판은, 기판 상에 형성된 게이트 라인과; 상기 게이트 라인과 제1 절연막을 사이에 두고 교차하여 상기 서브 화소 영역 을 구분하는 데이터 라인과; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 채널을 형성하고 상기 데이터 라인을 따라 중첩되고 상기 데이터 라인의 양측부로 돌출된 날개부를 갖는 활성층과, 상기 데이터 라인 및 박막 트랜지스터를 덮는 유기 절연막과, 상기 서브 화소 영역의 상기 유기 절연막 위에 형성되어 그 유기 절연막을 관통하는 컨택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 접속되고 상기 활성층의 날개부와 일부분이 중첩된 화소 전극을 포함한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal panel according to the embodiment of the present invention and the top plate including a black matrix for separating the sub-pixel region; A lower plate facing the upper plate and the liquid crystal layer therebetween; The lower plate may include a gate line formed on the substrate; A data line crossing the gate line and a first insulating layer therebetween to divide the sub pixel area; A thin film transistor connected to the gate line and the data line, an active layer having a channel forming the channel of the thin film transistor and overlapping the data line and protruding to both sides of the data line, and covering the data line and the thin film transistor. And an organic insulating layer and a pixel electrode formed on the organic insulating layer of the sub pixel region and connected to the thin film transistor through a contact hole penetrating through the organic insulating layer and partially overlapping a wing portion of the active layer.
상기 데이터 라인은 그와 중첩된 상기 블랙 매트릭스의 선폭 보다 작고, 상기 활성층은 그와 중첩된 상기 블랙 매트릭스의 선폭 보다 크거나 작게 형성된다. 상기 화소 전극은 상기 블랙 매트릭스와 상기 활성층과의 중첩된 부분의 안쪽으로 신장되어 상기 활성층의 일부와 중첩된다. 상기 데이터 라인의 양측부 중 적어도 일측부가 상기 화소 전극의 일측부와 중첩되게 형성되고, 상기 화소 전극은 상기 블랙 매트릭스와 상기 데이터 라인과의 중첩된 부분의 안쪽으로 신장되어 상기 데이터 라인의 일부와 중첩된다. The data line is smaller than the line width of the black matrix superimposed thereon, and the active layer is formed larger or smaller than the line width of the black matrix superimposed thereon. The pixel electrode extends inwardly of the overlapped portion of the black matrix and the active layer to overlap a portion of the active layer. At least one side of both sides of the data line is formed to overlap one side of the pixel electrode, and the pixel electrode extends inwardly of an overlapped portion of the black matrix and the data line to overlap a portion of the data line. do.
상기 데이터 라인과 화소 전극과의 중첩 정도가 상기 데이터 라인의 양측부에서 서로 다르고, 상기 데이터 라인 및 활성층은 상기 블랙 매트릭스를 기준으로 비대칭으로 배치된다. 다시 말하여, 상기 블랙 매트릭스는 상기 활성층의 일측부 보다 돌출되게 배치되고, 상기 활성층은 상기 블랙 매트릭스의 다른 측부 보다 돌출되게 배치된다. 이와 달리, 상기 활성층은 상기 블랙 매트릭스의 양측부 보다 돌출되게 형성되기도 한다. 이이러한 활성층의 날개부는 빛샘을 차단한다. 그리고, 상기 화소 전극은 상기 서브 화소 영역 쪽으로 돌출된 활성층의 날개부 전체와 중 첩된다.The degree of overlap between the data line and the pixel electrode is different at both sides of the data line, and the data line and the active layer are asymmetrically disposed with respect to the black matrix. In other words, the black matrix is disposed to protrude more than one side of the active layer, and the active layer is disposed to protrude more than the other side of the black matrix. In contrast, the active layer may be formed to protrude more than both sides of the black matrix. The wing of this active layer blocks light leakage. The pixel electrode overlaps the entire wing of the active layer protruding toward the sub pixel area.
또한, 상기 상판은 상기 서브 화소 영역에 구분되게 형성된 칼라 필터와; 상기 칼라 필터를 덮는 공통 전극을 추가로 구비한다.The upper plate may include a color filter formed in the sub-pixel area; A common electrode is further provided to cover the color filter.
상기 하판은 상기 유기 절연막 하부에 중첩된 무기 절연막을 추가로 구비하고; 상기 컨택홀은 상기 무기 절연막도 관통하게 형성된다.The lower plate further includes an inorganic insulating film superimposed below the organic insulating film; The contact hole is formed to penetrate the inorganic insulating film.
상기 유기 절연막은 상기 서브 화소 영역에 형성된 칼라 필터를 포함하고; 상기 칼라 필터는 상기 데이터 라인과 중첩되는 부분에서 인접한 서브 화소의 칼라 필터와 중첩되도록 형성된다. 그리고, 상기 하판은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 상기 절연막을 사이에 두고 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성하는 스토리지 라인을 추가로 구비하고; 상기 드레인 전극과 화소 전극을 접속시키는 컨택홀은 상기 스토리지 라인과 중첩된 위치에 형성된다.The organic insulating film includes a color filter formed in the sub pixel region; The color filter is formed to overlap the color filter of an adjacent sub-pixel at a portion overlapping the data line. The lower plate further includes a storage line overlapping the drain electrode of the thin film transistor with the insulating layer interposed therebetween to form a storage capacitor; A contact hole connecting the drain electrode and the pixel electrode is formed at a position overlapping the storage line.
본 발명의 실시예에 따른 액정 패널의 제조 방법은 서브 화소 영역을 구분하는 블랙 매트릭스를 포함하는 상판을 마련하는 제조하는 단계와; 상기 상판과 액정층을 사이에 두고 마주하는 하판을 제조하는 단계를 포함하고; 상기 하판을 제조하는 단계는 기판 상에 형성된 게이트 라인을 형성하는 단계와; 상기 게이트 라인과 절연막을 사이에 두고 교차하여 상기 서브 화소 영역을 구분하는 데이터 라인을 형성하는 단계와; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터의 채널을 형성하고 상기 데이터 라인을 따라 중첩되고 상기 데이터 라인의 양측부로 돌출된 날개부를 갖는 활성층을 형성하는 단계와; 상기 데이터 라인 및 박막 트랜지스터를 덮는 유기 절연막을 형성하는 단 계와; 상기 유기 절연막을 관통하는 컨택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터와 접속된 화소 전극을 상기 활성층의 날개부와 일부분이 중첩되도록 상기 서브 화소 영역의 상기 유기 절연막 위에 형성하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal panel, comprising: preparing a top plate including a black matrix for dividing a sub pixel region; Manufacturing a lower plate facing each other with the upper plate and the liquid crystal layer interposed therebetween; The manufacturing of the lower plate may include forming a gate line formed on a substrate; Forming a data line crossing the gate line and the insulating layer to separate the sub pixel area; Forming a thin film transistor connected to the gate line and the data line; Forming a channel of the thin film transistor and forming an active layer overlapping along the data line and having wing portions protruding to both sides of the data line; Forming an organic insulating film covering the data line and the thin film transistor; Forming a pixel electrode connected to the thin film transistor through a contact hole penetrating through the organic insulating layer on the organic insulating layer in the sub pixel region so that a portion of the active layer overlaps with a wing of the active layer.
상기 활성층은 상기 데이터 라인과 상기 박막 트랜지스터에 포함되는 소스 전극 및 드레인 전극과 함께 회절 노광 마스크 또는 하프톤 마스크를 이용한 하나의 마스크 공정으로 형성된다.The active layer is formed in one mask process using a diffraction exposure mask or a halftone mask together with the source electrode and the drain electrode included in the data line and the thin film transistor.
상기 상판을 제조하는 단계는 상기 서브 화소 영역에 구분되게 칼라 필터를 형성하는 단계와; 상기 칼라 필터를 덮는 공통 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.The manufacturing of the upper plate may include forming a color filter in the sub-pixel area; And forming a common electrode covering the color filter.
상기 하판의 제조하는 단계는 상기 유기 절연막 하부에 중첩된 무기 절연막을 형성하는 단계를 추가로 포함하고; 상기 컨택홀은 상기 무기 절연막도 관통하게 형성된다.The manufacturing of the lower plate further includes forming an inorganic insulating film superimposed below the organic insulating film; The contact hole is formed to penetrate the inorganic insulating film.
상기 유기 절연막을 형성하는 단계는 상기 서브 화소 영역에 칼라 필터를 형성하는 단계를 포함하고; 상기 칼라 필터는 상기 데이터 라인과 중첩되는 부분에서 인접한 서브 화소의 칼라 필터와 중첩되도록 형성된다. Forming the organic insulating layer includes forming a color filter in the sub pixel region; The color filter is formed to overlap the color filter of an adjacent sub-pixel at a portion overlapping the data line.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 2 내지 도 9e를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 9E.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널의 박막 트랜지스터 기판을 도시 한 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 데이터 라인 영역 및 박막 트랜지스터 영역 각각을 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 데이터 라인 영역과 함께 그 영역에 대응되는 칼라 필터 기판을 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate of a liquid crystal panel according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 illustrates a data line region and a thin film transistor region of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1, respectively. 4 is a cross-sectional view taken along the line II ′, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the color filter substrate corresponding to the area together with the data line area shown in FIG.
도 2 및 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부와 인접한 박막 트랜지스터(106)와, 그 교차 구조로 마련된 서브 화소 영역에 형성된 화소 전극(118)을 구비한다.2 and 3 include a
게이트 라인(102)과 데이터 라인(104)은 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하는 구조로 형성되어 화소 전극(118)이 형성되는 서브 화소 영역을 정의한다. The
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 데이터 신호를 화소 전극(118)으로 공급한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(108), 데이터 라인(104)과 접속된 소스 전극(110), 소스 전극(110)과 마주하며 화소 전극(118)과 접속된 드레인 전극(112), 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 게이트 전극(108)과 중첩되어 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(116), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과의 오믹 접촉을 위하여 채널부를 제외한 활성층(116) 위에 형성된 오믹 컨택층(146)을 구비한다.The
여기서, 활성층(116) 및 오믹 컨택층(146)은 동일한 마스크 공정으로 형성된 데이터 라인(104)과도 중첩되게 형성된다. 특히, 활성층(116)은 데이터 라인(104) 과 소스 전극(110) 및 드레인 전극(114)을 포함하는 소스/드레인 패턴의 양측부로 돌출된 날개부(116A)를 더 구비한다.The
그리고, 데이터 라인(104)과 박막 트랜지스터(106)를 보호하는 보호막은 무기 보호막(150)과 유기 보호막(152)이 적층된 이중 구조로 형성된다. 여기서, 무기 보호막(150)은 유기 보호막(152)과 박막 트랜지스터(106)의 활성층(116)의 접촉을 차단하여 유기 보호막(152)과 활성층(116)의 화학 반응으로 인한 박막 트랜지스터(116)의 특성 열화를 방지한다. 유기 보호막(152)은 무기 보호막(150) 보다 유전율이 높고 두껍게 형성되어 기생 캐패시턴스의 영향없이 화소 전극(118)이 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과 중첩 가능하게 함으로써 화소 전극(118)의 개구율이 향상되게 한다.The passivation layer protecting the
게이트 라인(102)와 데이터 라인(104)의 교차로 정의된 화소 영역에는 화소 전극(118)이 형성되고, 화소 전극(118)은 유기 보호막(152) 및 무기 보호막(150)을 관통하는 컨택홀(114)을 통해 박막 트랜지스터(106)의 드레인 전극(112)과 접속된다. 화소 전극(118)은 박막 트랜지스터(106)로부터 공급된 데이터 신호를 충전하여 도시하지 않은 칼라 필터 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소 전극(118)을 경유하여 입사되는 광량을 조절하여 칼러 필터 기판 쪽으로 투과시키게 된다.The
또한 화소 전극(118)은 유기 보호막(152)에 의해 자신의 상하측부는 게이트 라인(102)과 중첩되고 좌우측부가 데이터 라인(104)의 하부에 중첩된 활성층(116) 의 날개부와 중첩되면서 데이터 라인(104)의 적어도 일측부와 중첩되도록 형성된다. 특히, 화소 전극(118)과 중첩된 활성층(116)의 날개부(116A)가 빛샘 차단 역할을 하게 됨으로써 데이터 라인(104)과 화소 전극(118)간의 중첩 면적을 감소시킬 수 있게 된다. 다시 말하여, 데이터 라인(104)의 선폭을 도 4에 도시된 바와 같이 칼라 필터 기판(170)에 형성된 블랙 매트릭스(174) 보다 감소시킬 수 있게 된다. 화소 전극(118)의 양측부는 블랙 매트릭스(174)과 중첩되는 활성층(116)의 안쪽으로 신장되어 활성층(116)의 날개부(116A)와 중첩되고, 나아가 데이터 라인(104)의 일부와도 중첩된다.In addition, the
도 4를 참조하면, 칼라 필터 기판(170)은 상부 절연 기판(172) 아래에 데이터 라인(104)과 중첩된 블랙 매트릭스(174)가 형성되고, 블랙 매트릭스(174) 아래에서 인접한 다른 색의 칼라 필터와 중첩되도록 칼라 필터(176)가 형성되며, 칼라 필터(176) 아래에 공통 전극(178)이 형성된 구조를 갖는다. 칼라 필터 기판(170)은 박막 트랜지스터 기판(160)과 액정층을 사이에 두고 마주하게 된다. 블랙 매트릭스(174)는 데이터 라인(104) 및 활성층(116)과 중첩되게 위치하는데, 특히 활성층(116)이 블랙 매트릭스(174) 보다 큰 선폭을 갖고 그의 날개부(116A)를 통해 빛샘을 차단하는 역할을 하게 되므로 데이터 라인(104)은 블랙 매트릭스(174) 보다 작은 선폭으로 형성될 수 있게 된다. 이때, 데이터 라인(104) 및 활성층(116)은 블랙 매트릭스(174)를 기준으로 비대칭으로 형성된다. 다시 말하여, 블랙 매트릭스(174)는 활성층(116)의 좌측으로, 활성층(116)은 블랙 매트릭스(174)의 우측으로 일정량 치우치도록 정렬됨으로써 블랙 매트릭스(174) 및 활성층(116)의 선폭을 증 가시키지 않으면서도 데이터 라인(104)의 양측부를 통한 빛샘을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. 또한, 화소 전극(118)과 활성층(116)과의 중첩 정도 및 화소 전극(118)과 데이터 라인(104)과의 중첩 정도가 데이터 라인(104)의 양측부에서 서로 달라지게 된다. Referring to FIG. 4, the
예를 들면, 도 1에 도시된 종래의 데이터 라인(26)은 빛샘 차단을 위해 그 위에 중첩된 블랙 매트릭스(14)의 선폭 보다 큰 14㎛ 이상으로 형성되어야만 하였다. 반면에, 본 발명에서는 화소 전극(118)과 중첩된 활성층(116)의 날개부(116A)가 빛샘 차단 역할을 함으로써 데이터 라인(104)의 선폭을 도 4에 도시된 바와 같이 칼라 필터 기판(170)에 형성된 블랙 매트릭스(174)의 선폭 보다 작은 6~7㎛정도 까지 작게 형성할 수 있게 된다. 다시 말하여, 본 발명에 따른 데이터 라인(104)의 선폭을 종래의 절반이하로 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 종래의 데이터 라인(26)은 화소 전극(32)과의 중첩 정도가 좌우 합해서 8.5㎛ 이상인 반면, 본 발명에서의 데이터 라인(104)은 화소 전극(118)과의 중첩 정도를 좌우 합해서 2~4㎛ 정도까지 감소시킬 수 있게 됨으로써 데이터 라인(104)과 화소 전극(118) 간의 기생 캐패시턴스는 화소 전극(118)에 영향을 주지 않을 정도 기존 대비 20% 이내의 수준까지 현저히 감소하게 된다. 여기서, 활성층(116)은 빛샘 차단을 위하여 블랙 매트릭스(174) 보다 큰 선폭으로 형성되고, 날개부(116A)의 선폭은 좌우 합해서 4㎛정도가 데이터 라인(104)의 양측부로 돌출되게 형성된다. For example, the
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 패널은 유기 보호막(152) 및 무기 보호막(150)을 사이에 두고 화소 전극(118)의 일측부와 중첩된 활성층(116)의 날개부 (116A)가 빛샘 차단 역할을 함으로써 데이터 라인(104)의 선폭을 블랙 매트릭스(174) 보다 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 데이터 라인(104)과 화소 전극(118)간의 중첩 면적 감소로 기생 캐패시턴스가 기존 대비 80% 이상 감소함으로써 기생 캐패시턴스로 인한 암부성 세로줄이 둔화되고 분할 노광 오차로 인한 기생 캐패시턴스의 편차가 둔화됨으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 액정 패널은 데이터 라인(104)의 양측으로 돌출된 활성층(116)의 날개부(116A)가 데이터 전압에 해당되는 일정 전위를 갖는 화소 전극(118)과 중첩됨으로써 별도의 광차단층 필요없이 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 구동되는 램프의 구동 주파수와 액정 패널의 프레임 주파수의 상호 간섭으로 인한 노이즈성 워터폴(Waterfall) 현상을 방지할 수 있게 된다. As described above, in the liquid crystal panel according to the present invention, the
도 5a 및 도 5d는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도들이다.5A and 5D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 3.
도 5a를 참조하면, 제1 마스크 공정으로 하부 절연 기판(142) 상에 게이트 라인(102), 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(108)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. 구체적으로, 하부 절연 기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 게이트 금속층으로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등과, 이들의 합금이 단일층 또는 복층 구조로 적층되어 이용된다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트 라인(102)과 게이트 전극(108)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. Referring to FIG. 5A, a gate metal pattern including a
도 5b를 참조하면, 게이트 금속 패턴이 형성된 하부 절연 기판(142) 상에 게이트 절연막(144)이 형성되고, 그 위에 제2 마스크 공정으로 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴과, 소스/드레인 금속 패턴을 따라 그 아래에 중첩된 활성층(116) 및 오믹 컨택층(146)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 이러한 반도체 패턴과 소스/드레인 금속 패턴은 회절 노광 마스크 또는 하프 톤(Half Tone)를 이용한 하나의 마스크 공정으로 형성된다. Referring to FIG. 5B, a
구체적으로, 게이트 금속 패턴이 형성된 하부 절연 기판(142) 상에 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다. 예를 들면, 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층은 PECVD 방법으로, 소스/드레인 금속층은 스퍼터링 방법으로 형성된다. 게이트 절연막(144)으로는 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질이, 소스/드레인 금속층으로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등과, 이들의 합금이 단일층 또는 복층 구조로 적층되어 이용된다. 그리고, 소스/드레인 금속층 위에 포토레지스트를 도포한 다음 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 노광 및 현상함으로써 단차를 갖는 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이어서, 단차를 갖는 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 소스/드레인 금속층과 그 아래의 n+ 비정질 실리콘층 및 비정질 실리콘층이 패터닝됨으로써 데이터 라인(104)과 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래의 오믹 컨택층(146) 및 활성층(116)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 이때, 소스/드레인 금속 패턴 중 소스 전극(110)과 드레 인 전극(112)은 서로 연결된 구조를 갖는다. 그 다음, 플라즈마를 이용한 애싱 공정으로 포토레지스트 패턴의 상대적으로 얇은 부분을 제거하고 노출된 소스/드레인 금속 패턴과 오믹 컨택층(146)을 제거하여 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)은 분리되고 활성층(116)이 노출되게 한다. 애싱된 포토레지스트 패턴을 따라 소스/드레인 금속 패턴과 오믹 컨택층(146)의 양측부가 한번 더 식각됨으로써 활성층(116)은 소스/드레인 금속 패턴 및 오믹 컨택층(146)의 양측으로 돌출된 날개부(116A)를 갖게 된다. 그리고, 애싱된 포토레지스트 패턴은 스트립 공정으로 제거된다.In detail, the
도 5c를 참조하면, 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 제3 마스크 공정으로 컨택홀(114)을 포함하는 무기 보호막(150) 및 유기 보호막(152)이 형성된다. 구체적으로, 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착 방법으로 무기 보호막(150)이 형성되고 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 유기 보호막(152)이 형성된다. 무기 보호막(150)으로는 전술한 게이트 절연막(144)과 같은 무기 절연 물질이 이용되고, 유기 보호막(1520으로는 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연 물질이 이용된다. 이어서, 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 유기 보호막(152) 및 무기 보호막(150)을 관통하여 드레인 전극(112)을 노출시키는 컨택홀(114)이 형성된다.Referring to FIG. 5C, the
도 5d를 참조하면, 유기 보호막(152) 위에 제4 마스크 공정으로 컨택홀(114)을 통해 드레인 전극(112)과 접속된 화소 전극(118)이 형성된다. 화소 전극(118) 은 유기 보호막(152) 위에 ITO, TO, IZO, ITZO 등과 같은 투명 도전 물질을 스퍼터링 등과 같은 증착 방법으로 도포한 다음 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 각 서브 화소 영역에 형성되고 컨택홀(114)을 통해 드레인 전극(112)과 접속된다. 여기서, 화소 전극(118)은 그의 상하측부는 게이트 라인(102)과 중첩되고, 그의 좌우측부는 활성층(116)의 날개부(116A)와 중첩되고, 적어도 일측부는 데이터 라인(204)과 중첩되도록 형성된다. Referring to FIG. 5D, the
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 패널의 박막 트랜지스터 기판은 4마스크 공정으로 형성됨과 아울러 유기 보호막(152)을 이용하여 화소 전극(118)의 개구율을 증가시키고, 화소 전극(118)과 활성층(116) 날개부(116A)의 중첩으로 데이터 라인(104)과 화소 전극(118)간의 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있게 된다. As described above, the thin film transistor substrate of the liquid crystal panel according to the present invention is formed by a four-mask process and increases the aperture ratio of the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 패널의 칼라 필터 온 박막 트랜지스터 어레이(이하, COA) 기판의 일부분을 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 COA 기판의 데이터 라인 영역과 박막 트랜지스터 영역을 Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.FIG. 6 is a plan view illustrating a portion of a color filter on thin film transistor array (hereinafter referred to as COA) substrate of a liquid crystal panel according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a data line region and a thin film of the COA substrate illustrated in FIG. 6. Sectional drawing which cut | disconnected the transistor area | region along the III-III ', IV-IV' line | wire.
도 6 및 도 7에 도시된 COA 기판(260)은 도 2 및 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판(160)과 대비하여 유기 보호막(152) 대신 칼라 필터(252)가 형성된 것을 제외하고는 동일한 구성 요소들을 구비하므로 중복된 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
도 6 및 도 7에 도시된 COA 기판(260)에는 게이트 라인(202)과 데이터 라인(204)이 게이트 절연막(244)을 사이에 두고 교차하는 구조로 형성되어 화소 전극 (218)이 형성되는 서브 화소 영역을 정의하고, 게이트 라인(202) 및 데이터 라인(204)과 화소 전극(218) 사이에 박막 트랜지스터(206)가 형성된다. 박막 트랜지스터(206)는 게이트 라인(202)과 접속된 게이트 전극(208), 데이터 라인(204)과 접속된 소스 전극(210), 소스 전극(210)과 마주하며 화소 전극(218)과 접속된 드레인 전극(212), 게이트 절연막(244)을 사이에 두고 게이트 전극(208)과 중첩되어 소스 전극(210)과 드레인 전극(212) 사이에 채널을 형성하는 활성층(216), 소스 전극(210) 및 드레인 전극(212)과의 오믹 접촉을 위하여 채널부를 제외한 활성층(216) 위에 형성된 오믹 컨택층(246)을 구비한다. 여기서, 활성층(216) 및 오믹 컨택층(246)은 동일한 마스크 공정으로 형성된 데이터 라인(204)과도 중첩되게 형성되고 특히, 활성층(216)은 데이터 라인(204)과 소스 전극(210) 및 드레인 전극(214)을 포함하는 소스/드레인 패턴의 양측부로 돌출된 날개부(216A)를 더 구비한다. 그리고, 드레인 전극(212)은 게이트 라인(102)과 나란하게 형성된 스토리지 라인(280)과 게이트 절연막(244)을 사이에 두고 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성하고, 스토리지 라인(280)과 중첩된 컨택홀(214)을 통해 화소 전극(118)과 접속된다. 스토리지 캐패시터는 화소 전극(218)에 충전된 데이터 신호가 안정적으로 유지되게 한다. In the
그리고, 데이터 라인(204)과 박막 트랜지스터(106)를 보호하는 보호막으로 무기 보호막(250)이 형성되고, 무기 보호막(250) 위에 R, G, B 칼라 필터(252)가 각 서브 화소 영역별로 형성된다. 칼라 필터(252)는 데이터 라인(204)을 기준으로 인접한 서로 다른 색의 칼라 필터(252)와 일부 중첩되게 형성된다. 이러한 칼라 필터(252)는 R, G, B 각각의 안료가 혼합된 포토레지스트나 칼러 레진을 이용하므로 전술한 유기 보호막의 역할도 하게 된다. R, G, B 칼라 필터(252) 각각은 서브 화소 단위의 도트 형태 또는 칼럼 라인 단위의 스트라이프 형태로 형성된다.In addition, an
화소 전극(118)은 R, G, B 칼라 필터(252) 위에 서브 화소 단위로 분리되어 형성되고, 칼라 필터(252) 및 무기 보호막(250)을 관통하는 컨택홀(214)을 통해 드레인 전극(212)과 접속된다. 또한 화소 전극(218)은 칼라 필터(252)에 의해 자신의 상하측부는 게이트 라인(202)과 중첩되고 좌우측부가 데이터 라인(204)의 하부에 중첩된 활성층(216)의 날개부와 중첩되면서 데이터 라인(204)의 양측부와도 중첩되도록 형성된다. 특히, 화소 전극(218)과 중첩된 활성층(216)의 날개부(216A)가 빛샘 차단 역할을 하게 됨으로써 데이터 라인(204)과 화소 전극(218)간의 중첩 면적을 감소시킬 수 있게 된다. 다시 말하여, 데이터 라인(204)의 선폭을 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 상판(270)에 형성된 블랙 매트릭스(274) 보다 감소시킬 수 있게 된다. The
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상판(270)은 상부 절연 기판(272) 아래에 데이터 라인(204)과 중첩된 블랙 매트릭스(274)가 형성되고, 블랙 매트릭스(274)를 덮는 공통 전극(278)이 형성된 구조를 갖는다. 상판(270)은 COA 기판(260)과 액정층을 사이에 두고 마주하게 된다. 블랙 매트릭스(274)는 데이터 라인(204) 및 활성층(216)과 중첩되게 위치하는데, 특히 활성층(216)이 블랙 매트릭스(274) 보다 큰 선폭을 갖고 그의 날개부(216A)를 통해 빛샘을 차단하는 역할을 하게 되므로 데이터 라인(204)은 블랙 매트릭스(274) 보다 작은 선폭으로 형성될 수 있게 된다. 이때, 데이터 라인(204) 및 활성층(216)은 블랙 매트릭스(274)를 기준으로 비대칭으로 형성된다. 다시 말하여, 블랙 매트릭스(274)는 활성층(216)의 좌측으로, 활성층(216)은 블랙 매트릭스(274)의 우측으로 일정량 치우치도록 정렬됨으로써 블랙 매트릭스(274) 및 활성층(216)의 선폭을 증가시키지 않으면서도 데이터 라인(204)의 양측부를 통한 빛샘을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. 또한, 화소 전극(218)과 활성층(216)과의 중첩 정도 및 화소 전극(218)과 데이터 라인(204)과의 중첩 정도가 데이터 라인(204)의 양측부에서 서로 달라지게 된다. 8A to 8C, the
도 8a를 참조하면, 블랙 매트릭스(274)를 기준으로 데이터 라인(204)의 선폭은 블랙 매트릭스(274) 보다 작고, 활성층(216)은 블랙 매트릭스(274) 보다 크게 형성된다. 이러한 데이터 라인(204) 및 활성층(216)은 상판(270)의 블랙 매트릭스(274)를 기준으로 우측으로 치우치게 배치되어 블랙 매트릭스(274)의 좌측부가 활성층(216) 보다 좌측으로 돌출되게 함으로써 데이터 라인(204)의 양측부를 통한 빛샘을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. 그리고, 데이터 라인(204) 및 활성층(216)과 화소 전극(218)과의 중첩 정도가 데이터 라인(204)을 기준으로 좌측부 보다 우측부가 더 크게 한다. 이에 따라, 데이터 라인(204)을 기준으로 45도 각도로 배향막을 러빙하는 경우 데이터 라인(204) 우측부의 배향 불량으로 인한 빛샘을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. Referring to FIG. 8A, the line width of the
도 8b는 도 8a와 대비하여 데이터 라인(204) 및 활성층(216)의 선폭을 증가시킨 경우로 데이터 라인(204) 및 활성층(216)이 블랙 매트릭스(274)를 기준으로 우측으로 치우치더라도 활성층(216)이 블랙 매트릭스(274)의 좌측보다도 돌출되어 데이터 라인(204)의 양측부를 통한 빛샘을 효과적으로 차단할 수 있게 된다. 이때, 데이터 라인(204)의 양측부와 화소 전극(218)과의 중첩 정도가 도 8a 보다는 증가하였으나, 데이터 라인(204)의 선폭이 블랙 매트릭스(274) 보다는 작으므로 기존보다는 감소하여 기생 캐패시턴스가 줄어드는 효과를 얻을 수 있게 된다. FIG. 8B illustrates the case where the line widths of the
도 8c는 도 8a와 대비하여 데이터 라인(204)의 선폭을 더 줄이고 활성층(216)의 선폭도 블랙 매트릭스(274) 보다 감소시킨 경우로 데이터 라인(204) 및 활성층(216)이 블랙 매트릭스(274)의 우측으로 치우치게 배치된다. 이에 따라, 데이터 라인(204)의 우측에 위치하는 화소 전극(218)은 데이터 라인(204)과 중첩되지 않지만, 데이터 라인(204)의 양측으로 돌출된 활성층(216)의 날개부(216A)와, 그 활성층(216) 보다 우측으로 더 치우친 블랙 매트릭스(274)에 의해 데이터 라인(204)의 양측부를 통한 빛샘을 효과적을 차단할 수 있게 된다. 또한, 데이터 라인(204)의 일측부만 화소 전극(218)과 중첩되므로 기생 캐패시턴스를 더욱 감소시킬 수 있게 된다.FIG. 8C illustrates a case in which the line width of the
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 패널은 칼라 필터(252) 및 무기 보호막(250)을 사이에 두고 화소 전극(218)의 일측부와 중첩된 활성층(216)의 날개부(216A)가 빛샘 차단 역할을 함으로써 데이터 라인(204)의 선폭을 블랙 매트릭스(274) 보다 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 데이터 라인(204)과 화소 전극(218)간의 중첩 면적 감소로 기생 캐패시턴스가 기존 대비 80% 이상 감소함으로써 기생 캐패시턴스로 인한 암부성 세로줄이 둔화되고 분할 노광 오차로 인한 기생 캐패시턴스의 편차가 둔화됨으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 액정 패널은 데이터 라인(204)의 양측으로 돌출된 활성층(216)의 날개부(216A)가 데이터 전압에 해당되는 일정 전위를 갖는 화소 전극(218)과 중첩됨으로써 별도의 광차단층 필요없이 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 구동되는 램프의 구동 주파수와 액정 패널의 프레임 주파수의 상호 간섭으로 인한 노이즈성 워터폴(Waterfall) 현상을 방지할 수 있게 된다. As described above, in the liquid crystal panel according to the present invention, the
도 9a 및 도 9e는 도 7에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도들이다.9A and 9E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 7.
도 9a를 참조하면, 제1 마스크 공정으로 하부 절연 기판(242) 상에 게이트 라인(202), 게이트 라인(202)과 접속된 게이트 전극(208), 스토리지 라인(280)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. 구체적으로, 하부 절연 기판(242) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 게이트 금속층으로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등과, 이들의 합금이 단일층 또는 복층 구조로 적층되어 이용된다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트 라인(202) 및 게이트 전극(208)과 스토리지 라인(280)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. Referring to FIG. 9A, a gate metal pattern including a
도 9b를 참조하면, 게이트 금속 패턴이 형성된 하부 절연 기판(142) 상에 게이트 절연막(244)이 형성되고, 그 위에 제2 마스크 공정으로 데이터 라인(104), 소스 전극(210), 드레인 전극(212)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴과, 소스/드레인 금속 패턴을 따라 그 아래에 중첩된 활성층(216) 및 오믹 컨택층(246)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 이러한 반도체 패턴과 소스/드레인 금속 패턴은 회절 노광 마스크 또는 하프 톤(Half Tone)를 이용한 하나의 마스크 공정으로 형성된다. Referring to FIG. 9B, a
구체적으로, 게이트 금속 패턴이 형성된 하부 절연 기판(242) 상에 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다. 예를 들면, 게이트 절연막(244), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층은 PECVD 방법으로, 소스/드레인 금속층은 스퍼터링 방법으로 형성된다. 게이트 절연막(144)으로는 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질이, 소스/드레인 금속층으로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등과, 이들의 합금이 단일층 또는 복층 구조로 적층되어 이용된다. 그리고, 소스/드레인 금속층 위에 포토레지스트를 도포한 다음 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 노광 및 현상함으로써 단차를 갖는 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이어서, 단차를 갖는 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 소스/드레인 금속층과 그 아래의 n+ 비정질 실리콘층 및 비정질 실리콘층이 패터닝됨으로써 데이터 라인(204)과 소스 전극(210) 및 드레인 전극(212)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래의 오믹 컨택층(246) 및 활성층(216)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 이때, 소스/드레인 금속 패턴 중 소스 전극(210)과 드레인 전극(212)은 서로 연결된 구조를 갖는다. 그 다음, 플라즈마를 이용한 애싱 공정으로 포토레지스트 패턴의 상대적으로 얇은 부분을 제거하고 노출된 소스/드레인 금속 패턴과 오믹 컨택층(246)을 제거하여 소스 전극(210)과 드레인 전극(212)은 분리되고 활성층(216)이 노출되게 한다. 애싱된 포토레지스트 패턴을 따라 소스/드레인 금속 패턴과 오믹 컨택층(246)의 양측부가 한번 더 식각됨으로써 활성층 (216)은 소스/드레인 금속 패턴 및 오믹 컨택층(246)의 양측으로 돌출된 날개부(216A)를 갖게 된다. 그리고, 애싱된 포토레지스트 패턴은 스트립 공정으로 제거된다.In detail, the
도 9c를 참조하면, 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(244) 상에 제3 마스크 공정으로 컨택홀(214)을 포함하는 무기 보호막(250)이 형성된다. 무기 보호막(250)은 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(244) 상에 PECVD 등의 증착 방법으로 무기 보호막(150)이 형성된다. 무기 보호막(250)으로는 전술한 게이트 절연막(244)과 같은 무기 절연 물질이 이용된다.Referring to FIG. 9C, an
도 9d를 참조하면, 무기 보호막(250) 위에 제4 내지 제6 마스크 공정으로 R, G, B 칼라 필터(252)가 각 서브 화소 영역에 형성된다. 구체적으로, R 포토레지스트를 도포한 다음 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 패터닝함으로써 R 칼러 필터가 형성되고, 제5 및 제6 마스크를 이용한 동일한 방법으로 G, B 칼라 필터(252)가 순차적으로 형성된다. 이때 R, G, B 칼라 필터(252)는 서브 화소 단위의 도트 형태 또는 칼럼 단위의 스트라이프 형태로 형성될 수 있으며, 컨택홀(214)이 칼라 필터(252)를 관통하도록 형성된다. 다시 말하여, 칼라 필터(252) 형성시 무기 보호막(250)을 관통하는 컨택홀(214)과 중첩되는 컨택홀(214)이 형성된다. Referring to FIG. 9D, R, G, and
도 9e를 참조하면, 칼러 필터(252) 위에 제7 마스크 공정으로 컨택홀(214)을 통해 드레인 전극(212)과 접속된 화소 전극(218)이 형성된다. 화소 전극(218)은 칼라 필터(252) 위에 ITO, TO, IZO, ITZO 등과 같은 투명 도전 물질을 스퍼터링 등과 같은 증착 방법으로 도포한 다음 제7 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 각 서브 화소 영역에 형성되고 컨택홀(214)을 통해 드레인 전극(212)과 접속된다. 여기서, 화소 전극(218)은 그의 상하측부는 게이트 라인(202)과 중첩되고, 그의 좌우측부는 활성층(216)의 날개부(216A)와 중첩되고, 적어도 일측부는 데이터 라인(204)과 중첩되도록 형성된다. Referring to FIG. 9E, a
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 패널의 COA 기판은 7마스크 공정으로 형성됨과 아울러 유기물인 칼라 필터(252)에 의해 화소 전극(218)의 개구율을 증가시키고, 화소 전극(218)과 활성층(216) 날개부(216A)의 중첩으로 데이터 라인(204)과 화소 전극(218)간 중첩 면적 감소로 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있게 된다.As described above, the COA substrate of the liquid crystal panel according to the present invention is formed by a seven-mask process and increases the aperture ratio of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 패널 및 그 제조 방법은 유기 절연막 및 무기 절연막을 사이에 두고 화소 전극의 일측부와 중첩된 활성층의 날개부가 빛샘 차단 역할을 함으로써 데이터 라인의 선폭을 블랙 매트릭스 보다 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 데이터 라인과 화소 전극간의 중첩 면적 감소로 기생 캐패시턴스가 기생 캐패시턴스로 인한 암부성 세로줄이 둔화되고 분할 노광 오차로 인한 기생 캐패시턴스의 편차가 둔화됨으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다. As described above, the liquid crystal panel and the method of manufacturing the same according to the present invention serve to block light leakage from the wing portion of the active layer overlapping one side of the pixel electrode with the organic insulating layer and the inorganic insulating layer interposed therebetween so that the line width of the data line is higher than that of the black matrix. Can be reduced. Accordingly, the parasitic capacitance is reduced due to the reduction of the overlap area between the data line and the pixel electrode, and the dark vertical lines due to the parasitic capacitance are slowed down, and the variation in the parasitic capacitance due to the segmentation exposure error is reduced, thereby improving image quality.
또한, 본 발명에 따른 액정 패널 및 그 제조 방법은 데이터 라인의 양측으로 돌출된 활성층의 날개부가 데이터 전압에 해당되는 일정 전위를 갖는 화소 전극과 중첩됨으로써 별도의 광차단층이 필요없이도 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 구동되는 램프의 구동 주파수와 액정 패널의 프레임 주파수의 상호 간섭으로 인한 노이즈성 워터폴(Waterfall) 현상을 방지할 수 있게 된다. In addition, the liquid crystal panel and the method of manufacturing the liquid crystal panel according to the present invention overlap the pixel electrode having a constant potential corresponding to the data voltage by the wing portions of the active layer protruding from both sides of the data line, thereby eliminating the need for a separate light blocking layer (PWM). It is possible to prevent a noise waterfall due to mutual interference between the driving frequency of the lamp driven by the method and the frame frequency of the liquid crystal panel.
또한, 본 발명에 따른 액정 패널 및 그 제조 방법은 박막 트랜지스터 기판을 4마스크 공정으로 형성하거나, COA 기판을 7마스크 공정으로 형성함으로써 공정을 단순화하여 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.In addition, the liquid crystal panel and the method of manufacturing the same according to the present invention can reduce the manufacturing cost by simplifying the process by forming a thin film transistor substrate in a four mask process, or by forming a COA substrate in a seven mask process.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (30)
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KR1020050113927A KR20070055678A (en) | 2005-11-28 | 2005-11-28 | Liquid crystal display panel and method of manufacturing the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101429914B1 (en) * | 2007-12-08 | 2014-08-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid Crystal Display Device and Method For Fabricating the Same |
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2005
- 2005-11-28 KR KR1020050113927A patent/KR20070055678A/en not_active Application Discontinuation
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