KR20080062930A - Liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.2A to 2E are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of an array substrate in the liquid crystal display shown in FIG.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.3 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선과 IIIb-IIIb선과 IIIc-IIIc'선 및 IIId-IIId'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb, IIIc-IIIc', and IIId-IIId 'of the array substrate shown in FIG.
도 5a 내지 도 5d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.5A through 5D are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of the array substrate illustrated in FIG. 3.
도 6a 내지 도 6f는 도 4a 및 도 5a에 도시된 제 1 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.6A to 6F are cross-sectional views illustrating in detail the first mask process illustrated in FIGS. 4A and 5A.
도 7a 내지 도 7f는 도 4b 및 도 5b에 도시된 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.7A to 7F are cross-sectional views illustrating the second mask process shown in FIGS. 4B and 5B in detail.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.8 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 9a 내지 도 9d는 도 8에 도시된 어레이 기판의 VIIIa-VIIIa'선과 VIIIb-VIIIb선과 VIIIc-VIIIc'선 및 VIIId-VIIId'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.9A to 9D are cross-sectional views sequentially showing manufacturing processes taken along lines VIIIa-VIIIa ', VIIIb-VIIIb, VIIIc-VIIIc', and VIIId-VIIId 'of the array substrate shown in FIG. 8;
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
110,210 : 어레이 기판 116,216 : 게이트라인110,210: array substrate 116,216: gate line
116p,216p : 게이트패드라인 117,217 : 데이터라인116p, 216p: Gate pad line 117,217: Data line
117p,217pp : 데이터패드라인 118,218 : 화소전극117p, 217pp: Data pad line 118,218: Pixel electrode
119,219 : 스토리지전극 121,221 : 게이트전극119,219 Storage electrodes 121,221 Gate electrodes
122,222 : 소오스전극 123,223 : 드레인전극122,222 source electrode 123,223 drain electrode
124,224 : 액티브패턴 126p,226p : 게이트패드전극124,224
127p,227p : 데이터패드전극127p, 227p: Data pad electrode
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하고 수율을 향상시키는 동시에 이물에 의한 휘점 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to reduce the number of masks to simplify the manufacturing process, improve the yield and at the same time prevent the defects of bright spots caused by foreign objects and a manufacturing method thereof It is about.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT) 을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, with increasing interest in information display and increasing demand for using a portable information carrier, a lightweight flat panel display (FPD), which replaces a conventional display device, a cathode ray tube (CRT), is used. The research and commercialization of Korea is focused on. In particular, the liquid crystal display (LCD) of the flat panel display device is an image representing the image using the optical anisotropy of the liquid crystal, is excellent in resolution, color display and image quality, and is actively applied to notebooks or desktop monitors have.
상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display is largely composed of a color filter substrate and an array substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.
상기 액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 능동 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식은 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT)를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.The active matrix (AM) method, which is a driving method mainly used in the liquid crystal display device, uses an amorphous silicon thin film transistor (a-Si TFT) as a switching device to drive the liquid crystal in the pixel portion. to be.
상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제작에 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a plurality of mask processes (ie, photolithography process) for fabricating an array substrate including a thin film transistor, a method of reducing the number of masks in terms of productivity is required. ought.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically illustrating a general liquid crystal display.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어 레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the drawing, the liquid crystal display device is largely a liquid crystal layer formed between the
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.The
또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.In addition, the
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of an array substrate in the liquid crystal display shown in FIG. 1.
도 2a에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(10) 위에 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 이용하여 도전성 금속물질로 이루어진 게이트전극(21)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(21)이 형성된 어레이 기판(10) 전면(全面)에 차례대로 제 1 절연막(15a)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 게이트전극(21) 위에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(24)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, the first
이때, 상기 액티브패턴(24) 위에는 상기 액티브패턴(24)과 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(25)이 형성되게 된다.In this case, the n + amorphous silicon
이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(10) 전면에 도전성 금속물질을 증착한 후 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 액티브패턴(24) 상부에 소오스전극(22)과 드레인전극(23)을 형성한다. 이때, 상기 액티브패턴(24) 위에 형성되어 있는 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 소정영역이 제거되어 상기 액티브패턴(24)과 소오스/드레인전극(22, 23) 사이에서 오믹-콘택(ohmic contact)층(25')을 형성하게 된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 2C, a conductive metal material is deposited on the entire surface of the
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23)이 형성된 어레이 기판(10) 전면에 제 2 절연막(15b)을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 통해 상기 제 2 절연막(15b)의 일부 영역을 제거하여 상기 드레인전극(23)의 일부를 노출시키는 콘택홀(40)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, a second
마지막으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 투명한 도전성 금속물질을 어레이 기판(10) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 5 마스크공정)을 이용하여 선택 적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(40)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하는 화소전극(18)을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 2E, the
상기에 설명된 바와 같이 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조에는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 총 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.As described above, fabrication of an array substrate including a thin film transistor requires a total of five photolithography processes to pattern a gate electrode, an active pattern, a source / drain electrode, a contact hole, a pixel electrode, and the like.
상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨어뜨리는 단점이 있다.The photolithography process is a series of processes in which a pattern drawn on a mask is transferred onto a substrate on which a thin film is deposited to form a desired pattern. The photolithography process includes a plurality of processes such as photoresist coating, exposure, and development processes. It has the disadvantage of dropping.
특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시장치의 제조비용이 이에 비례하여 상승하게 된다.In particular, a mask designed to form a pattern is very expensive, and as the number of masks applied to the process increases, the manufacturing cost of the liquid crystal display device increases in proportion thereto.
이때, 회절마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 한번의 마스크공정으로 형성함으로써 총 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있는 기술이 개발되었다.At this time, by forming the active pattern and the source / drain electrodes in a single mask process using a diffraction mask, a technique for manufacturing an array substrate using a total of four mask processes has been developed.
그러나, 상기 구조의 액정표시장치는 회절마스크를 이용함으로써 두 번의 식각공정을 거쳐 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 패터닝하게 됨에 따라 상기 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인의 하부 주변으로 액티브패턴이 돌출하여 남아있게 된다.However, the liquid crystal display of the structure uses a diffraction mask to pattern the active pattern and the source / drain electrodes through two etching processes, so that the active pattern protrudes around the bottom of the source electrode, the drain electrode, and the data line. Will remain.
상기 액티브패턴은 순수한 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 돌출된 액티브패턴은 하부의 백라이트 광에 노출됨으로써 상기 백라이트 광에 의해 광전류가 발생하게 된다. 이때, 상기 백라이트 광의 미세한 깜빡임으로 인해 상기 비정질 실리콘 박막은 미세하게 반응하여 활성화와 비활성화 상태가 반복되게 되며, 이로 인해 광전류에 변화가 발생하게 된다. 이와 같은 광전류 성분은 이웃하는 화소전극에 흐르는 신호와 함께 커플링(coupling)되어 상기 화소전극에 위치한 액정의 움직임을 왜곡시키게 한다. 그 결과 액정표시장치의 화면에는 물결무늬의 가는 선이 나타나는 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생하게 된다.The active pattern is made of a pure amorphous silicon thin film, and the protruding active pattern is exposed to the backlight of the lower portion, so that photocurrent is generated by the backlight. At this time, due to the minute flickering of the backlight light, the amorphous silicon thin film reacts finely, and the activation and deactivation states are repeated, thereby causing a change in the photocurrent. The photocurrent component is coupled with a signal flowing to a neighboring pixel electrode to distort the movement of the liquid crystal located in the pixel electrode. As a result, wavy noise in which wavy thin lines appear on the screen of the liquid crystal display is generated.
또한, 상기 데이터라인의 하부에 위치한 액티브패턴은 상기 데이터라인의 양측으로 소정거리 돌출됨으로써 화소부의 개구영역이 상기 돌출된 거리만큼 잠식됨에 따라 액정표시장치의 개구율이 감소하는 문제가 있다.In addition, the active pattern under the data line protrudes a predetermined distance to both sides of the data line, so that the opening ratio of the liquid crystal display device is reduced as the opening area of the pixel portion is eroded by the protruding distance.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작하도록 한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which fabricate an array substrate by four mask processes.
본 발명의 다른 목적은 개구영역을 확대하여 고휘도를 구현할 수 있는 동시에 웨이비 노이즈가 발생하지 않아 고화질을 구현할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can realize high brightness by enlarging the opening area and at the same time not generating wave noise.
본 발명의 또 다른 목적은 액정의 응답시간을 감소시키는 동시에 잔상개선 및 단차를 균일화할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same, which can reduce the response time of liquid crystals and at the same time improve the afterimage improvement and the level difference.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the configuration and claims of the invention described below.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치는 화소부와 제 1 패드부 및 제 2 패드부로 구분되는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 화소부에 형성된 게이트전극과 게이트라인; 상기 게이트전극 및 게이트라인 하부에 형성되며, 상기 게이트전극 및 게이트라인과 동일한 형태로 패터닝된 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴; 상기 게이트전극 상부에 제 1 절연막이 개재된 상태에서 형성되며, 상기 게이트전극보다 폭이 줄어든 아일랜드 형태를 가진 액티브패턴; 상기 제 1 기판 위에 형성되며, 상기 액티브패턴의 소오스/드레인영역 위에 형성된 오믹-콘택층; 상기 제 1 기판의 화소부에 형성되며, 상기 오믹-콘택층을 통해 상기 액티브패턴의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극; 상기 제 1 기판의 화소부에 형성되며, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인; 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴을 구성하는 제 1 도전막으로 이루어지며, 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴과 동일한 층에 형성된 화소전극; 상기 제 1 기판 위에 형성되며, 상기 화소전극을 덮는 제 2 절연막; 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판을 포함한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display of the present invention includes a first substrate divided into a pixel portion, a first pad portion and a second pad portion; A gate electrode and a gate line formed in the pixel portion of the first substrate; A gate electrode pattern and a gate line pattern formed under the gate electrode and the gate line and patterned in the same form as the gate electrode and the gate line; An active pattern formed on the gate electrode with the first insulating layer interposed therebetween, the active pattern having an island shape having a smaller width than the gate electrode; An ohmic contact layer formed on the first substrate and formed on the source / drain regions of the active pattern; A source / drain electrode formed on the pixel portion of the first substrate and electrically connected to the source / drain region of the active pattern through the ohmic contact layer; A data line formed in the pixel portion of the first substrate and defining a pixel region crossing the gate line; A pixel electrode formed of a first conductive layer constituting the gate electrode pattern and the gate line pattern and formed on the same layer as the gate electrode pattern and the gate line pattern; A second insulating layer formed on the first substrate and covering the pixel electrode; And a second substrate bonded to face the first substrate.
또한, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 화소부와 제 1 패드부 및 제 2 패드부로 구분되는 제 1 기판을 제공하는 단계; 제 1 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 화소부에 게이트전극과 게이트라인 및 화소전극을 형성하는 단계; 제 2 마스크공정을 통해 상기 게이트전극 상부에 제 1 절연막이 개재된 상태에서 아일랜드 형태의 액티브패턴을 형성하며, 상기 액티브패턴 위에 n+ 비정질 실리콘 박막패턴 을 형성하는 단계; 제 3 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 화소부에 소오스전극과 드레인전극을 형성하며, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계; 제 4 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display of the present invention includes the steps of providing a first substrate divided into a pixel portion, a first pad portion and a second pad portion; Forming a gate electrode, a gate line, and a pixel electrode on the pixel portion of the first substrate through a first mask process; Forming an island-type active pattern with a first insulating layer interposed on the gate electrode through a second mask process, and forming an n + amorphous silicon thin film pattern on the active pattern; Forming a source electrode and a drain electrode on the pixel portion of the first substrate through a third mask process, and forming a data line crossing the gate line to define a pixel region; Forming a second insulating film on the first substrate through a fourth mask process; And bonding the first substrate and the second substrate to each other.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a liquid crystal display and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 설명의 편의를 위해 게이트패드부와 데이터패드부 및 화소부의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 화소를 나타내고 있다.3 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention. For convenience of description, one pixel including a thin film transistor including a gate pad part, a data pad part, and a pixel part is provided. It is shown.
실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다.In an actual liquid crystal display device, N gate lines and M data lines intersect and MxN pixels exist, but one pixel is shown in the figure for simplicity of explanation.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실시예의 어레이 기판(110)에는 상기 어레이 기판(110) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(116)과 데이터라인(117)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극과 함께 액정(미도시)을 구동시키는 화소전극(118)이 형성되어 있다.As shown in the figure, a
이때, 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(126p)과 데이터패드 전극(127p)이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(미도시)로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 전달하게 된다.In this case, a
즉, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)은 구동회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)에 연결되며, 상기 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)은 상기 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)에 각각 전기적으로 접속된 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)을 통해 구동회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가 받게 된다.That is, the
참고로, 도면부호 140a'과 140b'은 각각 데이터패드부 오픈홀과 게이트패드부 오픈홀을 나타내며, 상기 데이터패드부 오픈홀(140a')과 게이트패드부 오픈홀(140b')을 통해 각각 상기 데이터패드전극(127p)과 게이트패드전극(126p)의 일부가 외부로 노출되게 된다.For reference,
상기 박막 트랜지스터는 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 화소전극(118)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브패턴(124)을 포함한다.The thin film transistor includes a
상기 본 발명에 따른 액티브패턴(124)은 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 게이트전극(121) 상부에만 아일랜드 형태로 형성됨으로써 박막 트랜지스터의 오프전류를 감소시킬 수 있게 된다.The
상기 소오스전극(122)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(117)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(123)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 상기 화소전극(118)과 전기적으로 접속하게 된다.A portion of the
이때, 전단 게이트라인(116')의 일부는 제 1 절연막(미도시)을 사이에 두고 그 상부의 스토리지전극(119)의 일부와 중첩되어 스토리지 커패시터(storage capacitor)(Cst)를 형성하게 된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터에 인가된 전압을 다음 신호가 들어올 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 즉, 상기 어레이 기판(110)의 화소전극(118)은 컬러필터 기판의 공통전극과 함께 액정 커패시터를 이루는데, 일반적으로 상기 액정 커패시터에 인가된 전압은 다음 신호가 들어올 때까지 유지되지 못하고 누설되어 사라진다. 따라서, 인가된 전압을 유지하기 위해서는 스토리지 커패시터(Cst)를 액정 커패시터에 연결해서 사용해야 한다.In this case, a portion of the
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 효과를 가진다.The storage capacitor Cst has effects such as stability of gray scale display and reduction of flicker and afterimage in addition to signal retention.
여기서, 불투명한 도전물질로 이루어진 상기 본 발명의 게이트전극(121)과 게이트라인(116, 116')은 그 하부에 투명한 도전물질로 이루어지며 각각 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116, 116')과 동일한 형태로 패터닝된 게이트전극패턴(미도시)과 게이트라인패턴(미도시)이 형성되어 있다.Here, the
이때, 상기 화소전극(118)은 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴과 동일한 층에 형성되며, 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴을 구성하는 동일한 투 명한 도전물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In this case, the
또한, 본 발명의 게이트전극(121)과 화소전극(118) 및 패드부전극(126p, 127p)은 한번의 마스크공정으로 패터닝함으로써 총 4번의 마스크공정을 통해 어레이 기판(110)을 제작할 수 있게 되는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.In addition, the
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선과 IIIb-IIIb선과 IIIc-IIIc'선 및 IIId-IIId'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 데이터라인부를 포함하는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 차례대로 데이터패드부와 게이트패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.4A through 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb, IIIc-IIIc', and IIId-IIId 'of the array substrate illustrated in FIG. A process of manufacturing an array substrate of a pixel portion to be included is shown, and a process of manufacturing an array substrate of a data pad portion and a gate pad portion is sequentially shown on the right side.
또한, 도 5a 내지 도 5d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.5A to 5D are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of the array substrate illustrated in FIG. 3.
도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 화소부에 게이트전극(121)과 게이트라인(116, 116') 및 화소전극(118)을 형성하며 게이트패드부에 게이트패드라인(116p)을 형성한다.As shown in FIGS. 4A and 5A,
또한, 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부와 게이트패드부 각각에 데이터패드전극(127p)과 게이트패드전극(126p)을 형성한다.In addition, a
이때, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116, 116')은 그 하부에 투명한 도전물질로 이루어지며 각각 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116, 116')과 동일한 형태로 패터닝된 게이트전극패턴(130')과 게이트라인패턴(130")이 형성되어 있다.In this case, the
이때, 상기 화소전극(118)은 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴과 동일한 층에 형성되며, 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴을 구성하는 동일한 투명한 도전물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In this case, the
이때, 상기 도면부호 116'은 해당화소에 대한 전단의 게이트라인을 의미하며, 해당화소의 게이트라인(116)과 상기 전단 게이트라인(116')은 동일한 방식으로 형성된다.In this case, reference numeral 116 'denotes a gate line of the front end of the corresponding pixel, and the
여기서, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116, 116'), 화소전극(118), 게이트패드라인(116p) 및 패드부전극(127p, 126p)은 제 1 도전막과 제 2 도전막을 상기 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후, 하프-톤 마스크 또는 회절마스크(이하, 하프-톤 마스크를 지칭하는 경우에는 회절마스크를 포함하는 것으로 한다)를 이용하여 한번의 마스크공정(제 1 마스크공정)으로 동시에 형성하게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 1 마스크공정을 상세히 설명한다.The
도 6a 내지 도 6f는 도 4a 및 도 5a에 도시된 제 1 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.6A through 6F are cross-sectional views illustrating in detail the first mask process illustrated in FIGS. 4A and 5A.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110) 전면에 제 1 도전막(130)과 제 2 도전막(160)을 형성한다.As shown in FIG. 6A, the first
이때, 상기 제 1 도전막(130)은 화소전극과 패드부전극을 형성하기 위해 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막(130)은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.In this case, the first
또한, 상기 제 2 도전막(160)은 게이트전극과 게이트라인 및 게이트패드라인을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.In addition, the second
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 1 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 제 1 하프-톤 마스크(180)를 통해 상기 제 1 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.6B, after forming the
이때, 상기 제 1 실시예에 사용한 제 1 하프-톤 마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 하프-톤 마스크(180)를 투과한 광만이 제 1 감광막(170)에 조사되게 된다.In this case, the first half-
이어서, 상기 제 1 하프-톤 마스크(180)를 통해 노광된 제 1 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 6 감광막패턴(170f)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 1 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 2 도전막(160) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 3 감광막패턴(170c)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 4 감광막패턴(170d) 내지 제 6 감광막패턴(170f)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 제 1 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 6 감광막패턴(170f)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제 1 도전막과 제 2 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 게이트전극(121)과 게이트라인(116') 및 상기 제 1 도전막으로 이루어진 화소전극(118)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 6D, the first conductive film and the second conductive film formed below are selectively formed using the first
또한, 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부 및 게이트패드부 각각에는 상기 제 1 도전막으로 이루어진 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)이 형성되게 된다.In addition, a
이때, 상기 게이트전극(121) 및 게이트라인(116')의 하부에는 상기 제 1 도전막으로 이루어지며 상기 게이트전극(121) 및 게이트라인(116')과 동일한 형태로 패터닝된 게이트전극패턴(130') 및 게이트라인패턴(130")이 형성되게 된다.In this case, the
또한, 상기 화소전극(118)과 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)의 상부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 화소전극(118)과 데이터패드전 극(127p) 및 게이트패드전극(126p)과 동일한 형태로 패터닝된 화소전극패턴(160')과 데이터패드전극패턴(160") 및 게이트패드전극패턴(160'")이 남아있게 된다.The
이후, 상기 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 6 감광막패턴(170f)의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 4 감광막패턴 내지 제 6 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.Subsequently, when an ashing process of removing a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 3 감광막패턴은 상기 제 4 감광막패턴 내지 제 6 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 7 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170c')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116') 및 게이트패드라인영역 상부에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern to the third photoresist pattern may include the blocking region as the
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 7 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170c')을 마스크로 하여 상기 화소전극패턴과 데이터패드전극패턴의 전부 및 상기 게이트패드전극패턴의 일부를 제거함으로써 상기 화소전극(118)과 데이터패드전극(127p) 표면을 노출시키는 동시에 상기 게이트패드부에 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 게이트패드전극(126p)과 전기적으로 접속하는 게이트패드라인(116p)을 형성한다.6F, all of the pixel electrode pattern, the data pad electrode pattern, and the gate pad electrode are formed by using the remaining
다음으로, 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116, 116'), 화소전극(118), 게이트패드라인(116p) 및 패드부전극(127p, 126p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115b)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 게이트전극(121) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하는 동시에 상기 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)의 일부를 각각 노출시키는 데이터패드부 콘택홀(140a) 및 게이트패드부 콘택홀(140b)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 4B and 5B, the
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 6 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(150""")이 남아있게 된다.In this case, a sixth n + amorphous silicon
또한, 상기 화소전극(118)은 그 위에 형성된 상기 제 1 절연막(115a)의 일부가 제거되어 상기 화소영역의 화소전극(118) 표면이 노출되게 된다.In addition, a portion of the first insulating
여기서, 본 발명에 따른 상기 액티브패턴(124)은 상기 제 1 절연막(115a)을 사이에 두고 상기 게이트전극(121) 상부에만 아일랜드 형태로 형성되며, 상기 액티브패턴(124)과 데이터패드부 콘택홀(140a) 및 게이트패드부 콘택홀(140b)은 하프-톤 마스크를 이용하여 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)으로 동시에 형성하게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 2 마스크공정을 상세히 설명한다.Here, the
도 7a 내지 도 7f는 도 4b 및 도 5b에 도시된 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.7A to 7F are cross-sectional views illustrating in detail the second mask process illustrated in FIGS. 4B and 5B.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116'), 화소전극(118), 게이트패드라인(116p) 및 패드부전극(127p, 126p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115b)과 비정질 실리콘 박막(120) 및 n+ 비정질 실리콘 박막(150)을 형성한다.As shown in FIG. 7A, the
그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지 스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 2 감광막(270)을 형성한 후, 본 발명의 제 2 하프-톤 마스크(280)를 통해 상기 제 2 감광막(270)에 선택적으로 광을 조사한다.As shown in FIG. 7B, the second half-
이때, 상기 제 1 실시예에 사용한 제 2 하프-톤 마스크(280)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)를 투과한 광만이 제 2 감광막(270)에 조사되게 된다.In this case, the second half-
이어서, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)를 통해 노광된 제 2 감광막(270)을 현상하고 나면, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(270a)과 제 2 감광막패턴(270b)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 2 감광막이 완전히 제거되어 상기 n+ 비정질 실리콘 박막(150) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(270a)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 2 감광막패턴(270b)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 제 2 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the first
다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패 턴(270a)과 제 2 감광막패턴(270b)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제 1 절연막(115a)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 화소영역의 화소전극(118)을 노출시키는 오픈홀(H)과 상기 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)의 일부를 각각 노출시키는 데이터패드부 콘택홀(140a) 및 게이트패드부 콘택홀(140b)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 7D, the first insulating
여기서, 도면부호 120', 120", 120'", 120"" 및 120'""은 각각 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 제 1 비정질 실리콘 박막패턴, 제 2 비정질 실리콘 박막패턴, 제 3 비정질 실리콘 박막패턴, 제 4 비정질 실리콘 박막패턴 및 제 5 비정질 실리콘 박막패턴을 나타낸다. 또한, 도면부호 150', 150", 150'", 150"" 및 150'""은 각각 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴, 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴, 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막패턴, 제 4 n+ 비정질 실리콘 박막패턴 및 제 5 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 나타낸다.Here,
이후, 상기 제 1 감광막패턴(270a)과 제 2 감광막패턴(270b)의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 2 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.Subsequently, when an ashing process of removing a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴은 상기 제 2 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 3 감광막패턴(270a')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 액티브패턴영역에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern is a
이후, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 3 감광막패턴(270a')을 마스크로 하여 상기 제 1 비정질 실리콘 박막패턴과 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패 턴의 일부를 제거함으로써 상기 게이트전극(121) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 아일랜드 형태의 액티브패턴(124)을 형성한다.7F, a portion of the first amorphous silicon thin film pattern and the first n + amorphous silicon thin film pattern are removed by using the remaining
이때, 상기 제 2 비정질 실리콘 박막패턴 내지 제 5 비정질 실리콘 박막패턴 및 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴 내지 제 5 n+ 비정질 실리콘 박막패턴은 완전히 제거되게 된다.In this case, the second amorphous silicon thin film pattern to the fifth amorphous silicon thin film pattern and the second n + amorphous silicon thin film pattern to the fifth n + amorphous silicon thin film pattern are completely removed.
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 6 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(150""")이 남아있게 된다.In this case, a sixth n + amorphous silicon
이와 같이 본 발명에 따른 액티브패턴(124)은 상기 게이트전극(124) 상부에만 아일랜드 형태로 형성됨에 따라 박막 트랜지스터의 오프전류가 감소되는 이점을 제공한다.As such, since the
다음으로, 도 4c 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 상기 제 3 도전막의 일부영역을 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성하며, 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 4C and 5C, after depositing a third conductive film on the entire surface of the
또한, 상기 제 3 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에는 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 데이터패드부 콘택홀을 통해 상기 데이터패드전극(127p)과 전기적으로 접속하는 데이터패드라인(117p)이 형성되게 된 다.The data pad of the
또한, 상기 게이트라인(116') 상부에는 상기 3 도전막으로 이루어지며 상기 화소전극(118)과 전기적으로 접속하는 스토리지전극(119)이 형성되며, 상기 스토리지전극(119)은 그 하부의 제 1 절연막(115a)을 사이에 두고 상기 게이트라인(116')의 일부와 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하게 된다.In addition, a
이때, 상기 액티브패턴(124) 위에 형성되어 있는 제 6 n+ 비정질 실리콘 박막패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 소정영역이 제거되어 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택(ohmic contact)층(125)을 형성하게 된다.In this case, the sixth n + amorphous silicon thin film pattern formed on the
여기서, 상기 제 3 도전막은 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117)을 구성하기 위해 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.The third conductive layer may include aluminum (Al), aluminum alloy, tungsten (W), to form the
상기 본 발명에 따른 데이터라인(117)은 그 하부에 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴의 테일(tail)이 존재하지 않아 상기 액티브패턴의 테일에 의한 상기 데이터라인(117)의 신호간섭이 없게 된다. 참고로, 상기 액티브패턴의 테일은 회절마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 한번의 마스크공정으로 형성하는 과정에서 상기 데이터라인의 하부에 형성되게 되며, 상기 데이터라인의 폭보다 넓은 폭을 가지게 됨에 따라 상기 데이터라인의 신호간섭 및 개구율의 저하를 유발하게 된다.The
그리고, 도 4d 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 제 2 절연막(115b)을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 이용하여 상기 제 2 절연막(115b)의 일부를 선택적으로 제거함으로써 상기 데이터패드전극(127p)과 게이트패드전극(126p)의 일부를 각각 노출시키는 데이터패드부 오픈홀(140a')과 게이트패드부 오픈홀(140b')이 형성되게 된다.4D and 5D, after forming the second
상기 본 발명의 경우에는 상기 화소전극(118) 위에 제 2 절연막(115b)이 형성되어 있어 셀갭 내에 이물이 발생하더라도 상기 어레이 기판(110)의 화소전극(118)과 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극 사이에 단락(short)을 방지할 수 있게 된다.In the case of the present invention, the second
이때, 상기 제 2 절연막(115b)은 액정표시장치의 셀갭을 줄여 액정의 응답시간을 감소시키기 위해 그 두께를 100~500Å 정도로 얇게 할 수 있다.In this case, the thickness of the second insulating
다만, 상기 이물에 따른 단락불량을 효과적으로 방지하기 위해서는 상기 제 2 절연막(115b)의 두께가 2000Å 정도는 되어야 하나, 무기절연막으로 이루어진 상기 제 2 절연막(115b)의 두께를 두껍게 가져가면 구동전압이 상승하고 휘도가 감소하게 되는 단점이 있다.However, the thickness of the second
이에 본 발명의 제 2 실시예의 액정표시장치는 상기 제 2 절연막을 무기절연막과 유기절연막의 2층 구조로 형성함으로써 상기 구동전압의 상승과 휘도저하를 최소화할 수 있게 되는데, 이하 상기 제 2 실시예의 액정표시장치 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.In the liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention, the second insulating film is formed in a two-layer structure of an inorganic insulating film and an organic insulating film, thereby minimizing the increase in the driving voltage and the decrease in luminance. The liquid crystal display and its manufacturing method will be described in detail.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 제 2 절연막이 무기절연막과 유기절연막의 2층 구조로 되어있는 것을 제외하고는 상기 제 1 실시예의 어레이 기판과 동일한 구조로 되어 있다.FIG. 8 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, except that the second insulating layer has a two-layer structure of an inorganic insulating layer and an organic insulating layer. It has the same structure as the example array substrate.
즉, 상기 제 2 실시예는 화소전극 위에 제 2 절연막을 형성함으로써 이물에 따른 단락불량을 방지하는 동시에 상기 제 2 절연막을 무기절연막과 유기절연막의 2층 구조로 형성함으로써 구동전압이 상승하거나 휘도가 저하되는 현상을 최소화할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.That is, in the second embodiment, the second insulating film is formed on the pixel electrode to prevent short-circuit defects caused by foreign substances, and the second insulating film is formed in the two-layer structure of the inorganic insulating film and the organic insulating film, thereby increasing the driving voltage or increasing the luminance. It is characterized by being able to minimize the phenomenon of deterioration.
또한, 이와 같이 2층 구조의 제 2 절연막은 유기절연막을 두껍게 형성할 수 있어 단차를 효과적으로 개선할 수 있게 된다.In addition, the second insulating film having a two-layer structure can form a thick organic insulating film, thereby making it possible to effectively improve the step difference.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 실시예의 어레이 기판(210)에는 상기 어레이 기판(210) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(216)과 데이터라인(217)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(216)과 데이터라인(217)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극과 함께 액정(미도시)을 구동시키는 화소전극(218)이 형성되어 있다.As shown in the figure, a
이때, 상기 어레이 기판(210)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(216)과 데이터라인(217)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(226p)과 데이터패드전극(227p)이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(미도시)로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(216)과 데이터라인(217)에 전달하게 된다.In this case, a
즉, 상기 게이트라인(216)과 데이터라인(217)은 구동회로부 쪽으로 연장되어 각각 해당하는 게이트패드라인(216p)과 데이터패드라인(217p)에 연결되며, 상기 게이트패드라인(216p)과 데이터패드라인(217p)은 상기 게이트패드라인(216p)과 데이터패드라인(217p)에 각각 전기적으로 접속된 게이트패드전극(226p)과 데이터패드전극(227p)을 통해 구동회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가 받게 된다.That is, the
참고로, 도면부호 240a'과 240b'은 각각 데이터패드부 오픈홀과 게이트패드부 오픈홀을 나타내며, 상기 데이터패드부 오픈홀(240a')과 게이트패드부 오픈홀(240b')을 통해 각각 상기 데이터패드전극(227p)과 게이트패드전극(226p)의 일부가 외부로 노출되게 된다.For reference,
상기 박막 트랜지스터는 게이트라인(216)에 연결된 게이트전극(221), 데이터라인(217)에 연결된 소오스전극(222) 및 화소전극(218)에 연결된 드레인전극(223)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(221)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(222)과 드레인전극(223) 간에 전도채널을 형성하는 액티브패턴(224)을 포함한다.The thin film transistor includes a
상기 본 발명에 따른 액티브패턴(224)은 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 게이트전극(221) 상부에만 아일랜드 형태로 형성됨으로써 박막 트랜지스터의 오프전류를 감소시킬 수 있게 된다.The
상기 소오스전극(222)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(217)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(223)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 상기 화소전극(218)과 전기적으로 접속하게 된다.A portion of the
이때, 전단 게이트라인(216')의 일부는 제 1 절연막(미도시)을 사이에 두고 그 상부의 스토리지전극(219)의 일부와 중첩되어 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하게 된다.In this case, a portion of the
여기서, 불투명한 도전물질로 이루어진 상기 본 발명의 게이트전극(221)과 게이트라인(216, 216')은 그 하부에 투명한 도전물질로 이루어지며 각각 상기 게이트전극(221)과 게이트라인(216, 116')과 동일한 형태로 패터닝된 게이트전극패턴(미도시)과 게이트라인패턴(미도시)이 형성되어 있다.Here, the
이때, 상기 화소전극(218)은 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴과 동일한 층에 형성되며, 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴을 구성하는 동일한 투명한 도전물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In this case, the
또한, 본 발명의 게이트전극(221)과 화소전극(218) 및 패드부전극(226p, 227p)은 한번의 마스크공정으로 패터닝함으로써 총 4번의 마스크공정을 통해 어레이 기판(210)을 제작할 수 있게 되며, 상기 화소전극(218) 위에는 무기절연막과 유기절연막의 2층 구조로 이루어진 제 2 절연막(미도시)이 형성되어 있어 이물에 따른 단락불량을 방지하는 동시에 단차를 개선할 수 있는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.In addition, the
도 9a 내지 도 9d는 도 8에 도시된 어레이 기판의 VIIIa-VIIIa'선과 VIIIb-VIIIb선과 VIIIc-VIIIc'선 및 VIIId-VIIId'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 데이터라인부를 포함하는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 차례대로 데이터패드부와 게이트패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.9A to 9D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines VIIIa-VIIIa ', VIIIb-VIIIb, VIIIc-VIIIc', and VIIId-VIIId 'of the array substrate illustrated in FIG. A process of manufacturing an array substrate of a pixel portion to be included is shown, and a process of manufacturing an array substrate of a data pad portion and a gate pad portion is shown on the right.
도 9a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(210)의 화소부에 게이트전극(221)과 게이트라인(216') 및 화소전극(218)을 형성하며 게이트패드부에 게이트패드라인(216p)을 형성한다.As shown in FIG. 9A, a
또한, 상기 어레이 기판(210)의 데이터패드부와 게이트패드부 각각에 데이터패드전극(227p)과 게이트패드전극(226p)을 형성한다.In addition, a
이때, 상기 게이트전극(221)과 게이트라인(216')은 그 하부에 투명한 도전물질로 이루어지며 각각 상기 게이트전극(221)과 게이트라인(216')과 동일한 형태로 패터닝된 게이트전극패턴(230')과 게이트라인패턴(230")이 형성되어 있다.In this case, the
이때, 상기 화소전극(218)은 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴과 동일한 층에 형성되며, 상기 게이트전극패턴 및 게이트라인패턴을 구성하는 동일한 투명한 도전물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In this case, the
이때, 상기 도면부호 216'은 해당화소에 대한 전단의 게이트라인을 의미하며, 해당화소의 게이트라인과 상기 전단 게이트라인(216')은 동일한 방식으로 형성된다.In this case, reference numeral 216 'denotes a gate line of the front end of the corresponding pixel, and the gate line and the front gate line 216' of the corresponding pixel are formed in the same manner.
여기서, 상기 게이트전극(221), 게이트라인(216'), 화소전극(218), 게이트패드라인(216p) 및 패드부전극(227p, 226p)은 상기 제 1 실시예의 경우와 동일하게 제 1 도전막과 제 2 도전막을 상기 어레이 기판(210) 전면에 증착한 후, 하프-톤 마스크를 이용하여 한번의 마스크공정(제 1 마스크공정)으로 동시에 형성하게 된다.Here, the
이때, 상기 제 1 도전막은 화소전극(218)과 패드부전극(227p, 226p)을 형성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.In this case, a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum, or the like may be used to form the
또한, 상기 제 2 도전막은 게이트전극(221)과 게이트라인(216') 및 게이트패드라인(216p)을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.In addition, the second conductive layer may be formed of a transparent conductive material having excellent transmittance such as indium tin oxide or indium zinc oxide to form the
다음으로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(221), 게이트라인(216'), 화소전극(218), 게이트패드라인(216p) 및 패드부전극(227p, 226p)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 1 절연막(215b)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 게이트전극(221) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(224)을 형성하는 동시에 상기 데이터패드전극(227p) 및 게이트패드전극(226p)의 일부를 각각 노출시키는 데이터패드부 콘택홀(240a) 및 게이트패드부 콘택홀(240b)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 9B, an array substrate on which the
이때, 상기 액티브패턴(224) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(224)과 동일한 형태로 패터닝된 제 6 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(250""")이 남아있게 된다.In this case, a sixth n + amorphous silicon
또한, 상기 화소전극(218)은 그 위에 형성된 상기 제 1 절연막(215a)의 일부가 제거되어 상기 화소영역의 화소전극(218) 표면이 노출되게 된다.In addition, a portion of the first insulating
여기서, 본 발명에 따른 상기 액티브패턴(224)은 상기 제 1 절연막(215a)을 사이에 두고 상기 게이트전극(221) 상부에만 아일랜드 형태로 형성되며, 전술한 제 1 실시예의 경우와 동일하게 상기 액티브패턴(224)과 데이터패드부 콘택홀(240a) 및 게이트패드부 콘택홀(240b)은 하프-톤 마스크를 이용하여 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)으로 동시에 형성하게 된다.Here, the
다음으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(224)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 3 도전막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 상기 제 3 도전막의 일부영역을 제거함으로써 상기 어레이 기판(210)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(222)과 드레인전극(223)을 형성하며, 상기 어레이 기판(210)의 데이터라인부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 데이터라인(217)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 9C, after depositing a third conductive layer on the entire surface of the
또한, 상기 제 3 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(210)의 데이터패드부에는 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 데이터패드부 콘택홀을 통해 상기 데이터패드전극(227p)과 전기적으로 접속하는 데이터패드라인(217p)이 형성되게 된다.The data pad of the
또한, 상기 게이트라인(216') 상부에는 상기 3 도전막으로 이루어지며 상기 화소전극(218)과 전기적으로 접속하는 스토리지전극(219)이 형성되며, 상기 스토리지전극(219)은 그 하부의 제 1 절연막(215a)을 사이에 두고 상기 게이트라인(216')의 일부와 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하게 된다.In addition, a
이때, 상기 액티브패턴(224) 위에 형성되어 있는 상기 제 6 n+ 비정질 실리 콘 박막패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 소정영역이 제거되어 상기 액티브패턴(224)과 소오스/드레인전극(222, 223) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(225)을 형성하게 된다.In this case, in the sixth n + amorphous silicon thin film pattern formed on the
여기서, 상기 제 3 도전막은 상기 소오스전극(222)과 드레인전극(223) 및 데이터라인(217)을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.Here, the third conductive layer is made of a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum, etc. to form the
상기 본 발명에 따른 데이터라인(217)은 그 하부에 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴의 테일이 존재하지 않아 상기 액티브패턴의 테일에 의한 상기 데이터라인(217)의 신호간섭이 없게 된다.In the
그리고, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(210) 전면에 제 2 절연막(215b, 215b')을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 이용하여 상기 제 2 절연막(215b, 215b')의 일부를 선택적으로 제거함으로써 상기 데이터패드전극(227p)과 게이트패드전극(226p)의 일부를 각각 노출시키는 데이터패드부 오픈홀(240a')과 게이트패드부 오픈홀(240b')이 형성되게 된다.As shown in FIG. 9D, second insulating
이때, 상기 제 2 실시예의 제 2 절연막(215b, 215b')은 무기절연막(215b)과 유기절연막(215b')의 2층 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the second insulating
여기서, 상기 무기절연막(215b)은 실리콘질화막 또는 실리콘산화막과 같은 무기절연물질을 포함하며, 상기 유기절연막(215b')은 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐(Benzocyclobutene; BCB)과 같은 유기절연물질을 포함한다.Here, the inorganic
상기 본 발명의 제 2 실시예의 경우에는 상기 화소전극(218) 위에 2000Å 이 상의 두께로 제 2 절연막(215b, 215b')이 형성되어 있어 셀갭 내에 이물이 발생하더라도 상기 어레이 기판(210)의 화소전극(218)과 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극 사이에 단락을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.In the second exemplary embodiment of the present invention, the second insulating
이때, 상기 무기절연막(215b)은 액정표시장치의 셀갭을 줄여 액정의 응답시간을 감소시키기 위해 그 두께를 100~500Å 정도로 얇게 할 수 있으며, 상기 무기절연막(215b)의 두께를 얇게 가져감에 따라 잔상을 개선할 수 있게 된다.In this case, the inorganic
또한, 상기 유기절연막(215b')은 유전상수가 작은 유기절연막으로 이루어져 있어 그 두께를 충분히 두껍게 형성할 수 있어 상기 어레이 기판(210)의 단차를 효과적으로 개선할 수 있다.In addition, since the organic insulating
이와 같이 구성된 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 컬러필터 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 컬러필터 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 게이트라인 및 데이터라인으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스와 적, 녹 및 청색의 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다.The array substrates of the first and second embodiments configured as described above are bonded to the color filter substrate by a sealant formed on the outside of the image display area, wherein the thin film transistor, the gate line, and the data are attached to the color filter substrate. A black matrix is formed to prevent light leaking into the lines, and a color filter is formed to realize red, green, and blue colors.
이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.At this time, the bonding of the color filter substrate and the array substrate is made through a bonding key formed on the color filter substrate or the array substrate.
상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예는 액티브패턴으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 액티브패턴으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에도 적용된다.In the first and second embodiments, an amorphous silicon thin film transistor using an amorphous silicon thin film as an active pattern is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. The same applies to the polysilicon thin film transistors used.
또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be used not only in liquid crystal display devices but also in other display devices fabricated using thin film transistors, for example, organic light emitting display devices in which organic light emitting diodes (OLEDs) are connected to driving transistors. have.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 박막 트랜지스터 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.As described above, the liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention provide the effect of reducing the number of masks used for manufacturing the thin film transistor and reducing the manufacturing process and cost.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 액티브패턴의 테일이 존재하지 않아 데이터라인의 신호간섭이 없으며 상기 액티브패턴의 테일 폭만큼 개구율이 증가하게 된다.In addition, the liquid crystal display and the method of manufacturing the same according to the present invention do not have a tail of the active pattern, and thus there is no signal interference of the data line, and the aperture ratio increases by the tail width of the active pattern.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 웨이브 노이즈가 발생하지 않아 고화질의 액정표시장치를 제작 할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention does not generate wave noise provides an effect that can produce a high-quality liquid crystal display device.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 화소전극 위에 무기절연막과 유기절연막의 2층 구조로 된 절연막을 형성함으로써 이물에 의한 단락불량을 방지하는 동시에 상기 잔상과 단차를 효과적으로 개선할 수 있게 된다.In addition, the liquid crystal display according to the present invention and a method of manufacturing the same can form an insulating film having a two-layer structure of an inorganic insulating film and an organic insulating film on a pixel electrode, thereby preventing short-circuit defects caused by foreign substances and at the same time, effectively improving the afterimage and the step. Will be.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 상기 무기절연막의 두께를 최소화함으로써 액정의 응답시간을 단축시킬 수 있게 된다.In addition, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention can shorten the response time of the liquid crystal by minimizing the thickness of the inorganic insulating film.
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