KR20090005258A - Method of manufacturing a liquid crystal display panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)에 관한 것으로, 특히 광 차단막을 이용하는 액정 표시 장치의 데이터 라인의 신호 지연을 줄일 수 있는 액정 표시 패널의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display (LCD), and more particularly, to a method of manufacturing a liquid crystal display panel capable of reducing signal delay of a data line of a liquid crystal display using a light blocking film.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판과 공통 전극이 형성된 컬러 필터 기판, 그리고 이들 사이에 삽입된 액정층으로 구성되어, 화소 전극 및 공통 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층에 투과되는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표시한다.Liquid crystal display (LCD) is one of the flat panel display devices that are widely used at present, and is composed of a thin film transistor substrate having a pixel electrode, a color filter substrate having a common electrode, and a liquid crystal layer interposed therebetween. An image is displayed in a manner of controlling the amount of light transmitted through the liquid crystal layer by rearranging the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage to the pixel electrode and the common electrode.
컬러 필터 기판에는 화소 전극이 형성되지 않은 부분에 의한 빛샘을 방지하기 위해 블랙 매트릭스를 형성한다. 이러한 블랙 매트릭스는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 결합시 오정렬을 고려하여 수 ㎛, 예를들어 약 3∼5㎛ 폭의 마진(Margin)이 추가로 필요하게 된다. 이는 곧 개구율 감소에 의한 휘도 저하로 이어져 LCD의 품질을 떨어뜨리는 요인이 된다. 블랙 매트릭스를 줄여 개구율을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터 기판에 광차단막을 형성하는 구조가 제시되었다. 광 차단막은 게이트 라인 형성 시 게이트 라인과 직교하는 방향으로 형성되고, 데이터 라인이 광 차단막과 중첩되도록 형성된다. 그런데, 광 차단막과 데이터 라인이 중첩되기 때문에 광 차단막과 데이터 라인이 그 사이에 형성된 게이트 절연막과 함께 캐패시터를 이루게 된다. 따라서, 데이터 라인을 통해 전달되는 신호가 RC 딜레이에 의해 지연되어 소비 전류 및 구동 부품 소자의 발열이 심각한 문제가 되고 있다. 즉, 광 차단막을 사용하지 않는 구조에 비해 소비 전류는 약 40% 증가하고, 일부 소자는 100℃ 이상 발열하게 된다.A black matrix is formed on the color filter substrate to prevent light leakage caused by portions in which the pixel electrode is not formed. Such a black matrix further needs a margin of several μm, for example, about 3 to 5 μm, in consideration of misalignment when the thin film transistor substrate and the color filter substrate are combined. This, in turn, leads to a decrease in luminance due to a decrease in aperture ratio, which in turn causes a drop in LCD quality. In order to reduce the black matrix and improve the aperture ratio, a structure for forming a light blocking film on a thin film transistor substrate has been proposed. The light blocking film is formed in a direction orthogonal to the gate line when the gate line is formed, and the data line overlaps the light blocking film. However, since the light blocking film and the data line overlap, the light blocking film and the data line form a capacitor together with the gate insulating film formed therebetween. Therefore, the signal transmitted through the data line is delayed by the RC delay, which causes serious problems in current consumption and heat generation of the driving component elements. That is, compared with the structure without using the light blocking film, the current consumption increases by about 40%, and some devices generate heat above 100 ° C.
이러한 문제점을 해결하기 위해 데이터 라인과 중첩되는 광 차단막 부분을 제거할 수 있으나, 이 경우 마스크 및 식각 공정이 추가되어 생산 비용을 증가시키게 된다.In order to solve this problem, the portion of the light blocking layer overlapping the data line may be removed, but in this case, a mask and an etching process are added to increase the production cost.
본 발명은 광 차단막과 데이터 라인의 정전 용량을 줄여 데이터 라인의 신호 지연을 줄일 수 있는 액정 표시 패널의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a liquid crystal display panel that can reduce the signal delay of the data line by reducing the capacitance of the light blocking film and the data line.
본 발명은 투과량이 다른 적어도 세가지 영역을 갖는 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 게이트 라인과 동시에 형성되는 광 차단막의 데이터 라인과 중첩되는 일부분을 제거함으로써 광 차단막과 데이터 라인의 정전 용량을 줄여 데이터 라인의 신호 지연을 줄일 수 있는 액정 표시 패널의 제조 방법을 제공한다.According to the present invention, a photo-etching process using a mask having at least three regions having different transmittances is used to remove a portion overlapping with the data line of the light blocking layer formed at the same time as the gate line, thereby reducing capacitance of the light blocking layer and the data line. Provided is a method of manufacturing a liquid crystal display panel that can reduce signal delay.
본 발명의 일 양태에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판상의 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인; 상기 게이트 라인과 수직 방향으로 형성되며 소정 부분에 오픈 영역이 형성된 복수의 광 차단막; 상기 광 차단막과 중첩되며, 상기 광 차단막과 절연되어 연장 형성된 복수의 데이터 라인; 및 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인이 교차되는 영역에 형성된 화소 전극을 포함한다.A thin film transistor substrate according to an aspect of the present invention includes a plurality of gate lines extending in one direction on the substrate; A plurality of light blocking films formed in a direction perpendicular to the gate line and having open regions formed in predetermined portions; A plurality of data lines overlapping the light blocking layer and insulated from and extending from the light blocking layer; And a pixel electrode formed in an area where the gate line and the data line cross each other.
상기 광 차단막은 상기 데이터 라인의 폭보다 넓게 형성된다.The light blocking layer is formed to be wider than the width of the data line.
상기 데이터 라인은 상기 광 차단막의 오픈 영역과 중첩되어 형성된다.The data line overlaps the open area of the light blocking layer.
상기 게이트 라인, 상기 데이터 라인 및 상기 화소 전극과 연결되는 박막 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인으로부터 돌출되어 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 일부 중첩되며, 상기 데이터 라인으로부터 돌출되어 형성된 소오스 전극; 및 상기 게이트 전극과 일부 중첩되며, 상기 화소 전극과 연결된 드레인 전극을 포함한다.And a thin film transistor connected to the gate line, the data line, and the pixel electrode, wherein the thin film transistor comprises: a gate electrode protruding from the gate line; A source electrode partially overlapping the gate electrode and protruding from the data line; And a drain electrode partially overlapping the gate electrode and connected to the pixel electrode.
본 발명의 다른 양태에 따른 액정 표시 패널의 제조 방법은 기판상에 제 1 도전층 및 감광막을 형성한 후 투과량이 다른 적어도 세개의 영역을 갖는 마스크를 이용하여 상기 감광막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 감광막을 에치백하여 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 제 1 도전층을 패터닝하여 게이트 라인과 일 영역에 오픈 영역이 형성된 광 차단막을 형성하는 단계; 제 2 도전층을 이용하여 상기 광 차단막의 오픈 영역과 중첩되어 연장하는 복수의 데이터 라인을 형성하는 단계; 상기 기판상에 보호막을 형성한 후 소정 영역을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 제 3 도전층을 형성한 후 패터닝하여 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인이 교차되는 영역에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display panel, comprising: forming a first conductive layer and a photosensitive film on a substrate, and then patterning the photosensitive film using a mask having at least three regions having different transmittances; Etching back the patterned photoresist to form a photoresist pattern; Patterning the first conductive layer using the photoresist pattern as a mask to form a light blocking film having an open region in one region with a gate line; Forming a plurality of data lines overlapping with the open area of the light blocking layer by using a second conductive layer; Forming a contact hole by etching a predetermined region after forming a passivation layer on the substrate; And forming and patterning a third conductive layer on the substrate to form a pixel electrode in a region where the gate line and the data line cross each other.
상기 광 차단막은 상기 게이트 라인과 수직으로 연장 형성된다.The light blocking layer extends perpendicular to the gate line.
상기 마스크는 완전 투과 영역, 중간 투과 영역 및 완전 차단 영역을 포함한다.The mask comprises a complete transmission area, an intermediate transmission area and a complete blocking area.
상기 완전 차단 영역은 상기 게이트 라인 및 광 차단막이 형성되는 영역과 대응되며, 상기 중간 투과 영역은 상기 오픈 영역이 형성되는 영역과 대응되고, 상기 완전 투과 영역은 상기 게이트 라인, 광 차단막 및 오픈 영역이 형성되는 영역 이외의 영역과 대응된다.The complete blocking region corresponds to a region where the gate line and the light blocking layer are formed, and the intermediate transmission region corresponds to a region where the open region is formed, and the complete transmission region corresponds to the gate line, the light blocking layer, and the open region. It corresponds to an area other than the formed area.
상기 감광막 패턴은 상기 에치백에 의해 폭이 줄어들게 된다.The photoresist pattern is reduced in width by the etch back.
본 발명의 또다른 양태에 따른 액정 표시 장치는 제 1 기판상의 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 수직 방향으로 형성되며 소정 부분에 오픈 영역이 형성된 복수의 광 차단막과, 상기 광 차단막의 오픈 영역과 중첩되며, 상기 광 차단막과 절연되어 연장 형성된 복수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인이 교차되는 영역에 형성된 화소 전극과, 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 화소 전극과 연결되는 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 기판; 제 2 기판상에 박막 트랜지스터에 대응하여 형성된 블랙 매트릭스, 상기 화소 영역에 대응하여 형성된 컬러 필터 및 공통 전극을 포함하는 컬러 필터 기판; 및 상기 박막 트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display, including a plurality of gate lines extending in one direction on a first substrate, a plurality of light blocking films formed in a direction perpendicular to the gate lines, and having an open region formed in a predetermined portion thereof; A plurality of data lines overlapping the open area of the light blocking film and insulated from and extending from the light blocking film, a pixel electrode formed in an area where the gate line and the data line intersect, the gate line, data line and pixel electrode A thin film transistor substrate including a thin film transistor connected to the thin film transistor; A color filter substrate including a black matrix formed on the second substrate corresponding to the thin film transistor, a color filter formed corresponding to the pixel region, and a common electrode; And a liquid crystal layer formed between the thin film transistor substrate and the color filter substrate.
본 발명에 의하면 게이트 라인과 동시에 형성되며 데이터 라인 하부에 형성되는 광 차단막을 투과량이 다른 적어도 세가지 영역을 갖는 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 형성하여 데이터 라인과 중첩되는 부분에서 광 차단막이 형성되지 않도록 함으로써 광 차단막과 데이터 라인 사이의 정전 용량을 줄여 데이터 라인의 RC 딜레이를 줄일 수 있고, 그에 따라 데이터 라인을 통한 신호 지연을 줄일 수 있다.According to the present invention, the light blocking film formed at the same time as the gate line and formed under the data line is formed by a photolithography and an etching process using a mask having at least three regions having different transmittances so that the light blocking film is not formed at the portion overlapping with the data line. This reduces the RC delay of the data line by reducing the capacitance between the light blocking layer and the data line, thereby reducing the signal delay through the data line.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 패널의 평면도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치를 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도이다.1 is a plan view of a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display of FIG. 1 taken along a line II ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a line II- of FIG. 1. Sectional drawing cut along the II 'line.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 액정 표시 패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판(100)과 컬러 필터 기판(200), 그리고 이들 사이에 위치하는 액정층(미도시)을 포함한다.1, 2, and 3, the liquid crystal display panel includes a thin
박막 트랜지스터 기판(100)은 제 1 절연 기판(111) 상부에 서로 소정 간격 이격되어 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인(121)과, 두 게이트 라인(121) 사이에 게이트 라인(121)과 평행하게 형성된 유지 전극 라인(123)과, 서로 소정 간격 이격되어 유지 전극 라인(123)으로부터 게이트 라인(121) 및 유지 전극 라인(123)과 교차하는 타 방향으로 연장되어 형성되며 중앙부에 오픈 영역(125)이 형성된 광 차단막(124)과, 서로 소정 간격 이격되어 게이트 라인(121)과 교차하는 타 방향으로 연장되며 광 차단막(124)과 일부 중첩되어 형성된 복수의 데이터 라인(141)과, 게이트 라인(121)과 데이터 라인(141)에 의해 정의된 화소 영역에 형성된 화소 전극(151)과, 게이트 라인(121), 데이터 라인(141) 및 화소 전극(151)에 접속된 박막 트랜지스터(T)를 포함한다.The thin
게이트 라인(121)은 일 방향, 예를들어 가로 방향으로 연장되어 형성되며, 게이트 라인(121)의 일부가 상부 또는 하부로 돌출되어 게이트 전극(122)이 형성된다.The
유지 전극 라인(123)은 게이트 라인(121) 사이에서 게이트 라인(121)과 평행하게 형성되며, 게이트 라인(121) 사이의 중앙부에 형성될 수도 있고, 일 게이트 라인(121)에 근접하게 형성될 수도 있는데, 일 게이트 라인(121)에 근접하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 유지 전극 라인(123)은 게이트 라인(121)과 데이터 라인(141)이 교차하여 이루는 화소 영역에서 게이트 절연막(131)을 사이에 두고 화소 전극(151)과 함께 유지 캐패시터를 이룬다.The storage electrode line 123 may be formed in parallel with the
광 차단막(124)은 유지 전극 라인(123)과 일측이 연결되어 게이트 라인(121) 및 유지 전극 라인(123)과 교차하는 방향, 예를들어 세로 방향으로 형성되며, 게이트 라인(121)과 이격되어 형성된다. 또한, 광 차단막(124)은 데이터 라인(141)과 일부 중첩되어 데이터 라인(141)보다 넓은 폭으로 형성되며, 데이터 라인(141)과 중첩되는 부분의 일부가 제거되어 오픈 영역(125)이 형성된다. 즉, 데이터 라인(141)이 예를들어 4.5㎛의 폭으로 형성된다면 광 차단막(124)의 오픈 영역(125)은 3㎛의 폭으로 형성되며, 오픈 영역(125)은 데이터 라인(141)과 중첩되는 부분의 중앙부에 형성된다. 그리고, 광 차단막(124)은 유지 전극 라인(123)과 연결되지 않은 타측의 일부가 박막 트랜지스터(T)의 게이트 전극(122)의 반대편으로 연장 돌출되어 형성될 수 있다. 이는 박막 트랜지스터(125)와 광 차단막(124) 사이에서 발생 되는 빛샘을 더욱 차단하기 위함이다. 게이트 전극(122)을 포함한 게이트 라인(121), 유지 전극 라인(123) 및 광 차단막(124)은 동시에 형성되는 것이 바람직하다.The
데이터 라인(141)은 게이트 라인(121)과 교차되는 방향, 예를들어 세로 방향으로 연장되어 형성되며, 광 차단막(124)의 오픈 영역(A)과 중첩되도록 형성된다. 또한, 데이터 라인(141)은 그 일부가 돌출하여 소오스 전극(142)이 형성되며, 소오스 전극(142)과 소정 간격 이격되어 드레인 전극(143)이 형성된다.The
또한, 게이트 라인(121), 유지 전극 라인(123) 및 광 차단막(124)은 Al, Nd, Ag, Cr, Ti, Ta 및 Mo 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 게이트 라인(121), 유지 전극 라인(123) 및 광 차단막(124)은 단일층 뿐 아니라 복수 금속층의 다중층으로 형성될 수 있다. 즉, 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Ti, Ta, Mo 등의 금속층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 이중층으로 형성할 수도 있다. 또한, 상술한 데이터 라인(141), 소오스 전극(142) 및 드레인 전극(143)도 상술한 금속으로 형성될 수 있고, 다중층으로 형성될 수도 있다.In addition, the
박막 트랜지스터(T)는 게이트 라인(121)에 공급되는 신호에 응답하여 데이터 라인(141)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(151)에 충전되도록 한다. 따라서, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 라인(121)에 접속된 게이트 전극(122)과, 데이터 라인(141)에 접속된 소오스 전극(142)과, 화소 전극(151)에 접속된 드레인 전극(143)과, 게이트 전극(122)과 소오스 전극(142) 및 드레인 전극(143) 사이에 순차적으로 형성된 게이트 절연막(131), 활성층(132) 및 오믹 콘택층(133)을 포함한다. 이때, 오믹 콘택층(133)은 채널부를 제외한 게이트 절연막(131) 상에 형성될 수 있다.The thin film transistor T causes the pixel signal supplied to the
보호막(161)은 전체 상부에 형성되며, 보호막(161)은 무기 절연막 또는 유기 절연막으로 형성될 수 있고, 무기 절연막과 유기 절연막의 이중막으로 형성될 수도 있다.The
화소 전극(151)은 보호막(161) 상에 형성되며 드레인 전극(143)과 제 1 콘택홀(162)을 통해 연결되고, 제 2 콘택홀(163)을 통해 게이트 절연막(131)을 사이에 두고 화소 전극(151)과 유지 전극 라인(123)이 유지 캐패시터를 이룬다.The
또한, 화소 전극(151)은 액정의 배열 방향을 조정하기 위한 도메인 규제수단으로 절개 패턴(미도시)을 가질 수도 있다. 화소 전극(151)은 액정 분자의 배향을 위한 도메인 규제수단으로 절개 패턴(미도시) 대신에 돌기를 포함할 수도 있다. 한편, 화소 전극(151)의 절개 패턴(미도시)은 후술할 공통 전극(251)의 절개 패턴(미도시)과 함께 액정층을 다수의 도메인으로 분할하기 위해 형성된다.In addition, the
한편, 컬러 필터 기판(200)은 제 2 절연 기판(211) 상에 블랙 매트릭스(221)와, 컬러 필터(231)와, 오버 코트막(241)과, 공통 전극(251)을 포함한다. The
블랙 매트릭스(221)는 화소 영역 이외의 영역, 예를들어 박막 트랜지스터 기판(100)의 게이트 라인(121), 데이터 라인(141) 및 박막 트랜지스터(T)에 대응되는 컬러 필터 기판(200) 상에 형성되며, 화소 영역 이외의 영역으로 빛이 새는 것과 인접한 화소 영역들 사이의 광 간섭을 방지한다. 또한, 블랙 매트릭스(221)는 검은색 안료가 첨가된 감광성 유기 물질로 이루어진다. 검은색 안료로는 카본 블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 이용한다. 한편, 박막 트랜지스터 기판(100) 상에 데이터 라인(141)과 중첩되도록 광 차단막(124)이 형성되기 때문에 블랙 매트릭스(221)는 데이터 라인(141)과 대응되는 부분에는 형성되지 않을 수도 있다.The
컬러 필터(231)는 블랙 매트릭스(221)를 경계로 하여 적색, 녹색 및 청색 필터가 반복되어 형성된다. 컬러 필터(231)는 광원으로부터 조사되어 액정층을 통과한 빛에 색상을 부여하는 역할을 한다. 컬러 필터(231)는 감광성 유기 물질로 형성된다.The
오버 코트막(241)은 컬러 필터(231)와 컬러 필터(231)가 덮고 있지 않은 블랙 매트릭스(221)의 상부에 형성된다. 오버 코트막(241)은 컬러 필터(231)를 평탄화하면서, 컬러 필터(231)를 보호하는 역할을 하며 아크릴계 에폭시 재료를 이용하여 형성한다.The
오버 코트막(241)의 상부에는 공통 전극(251)이 형성된다. 공통 전극(251)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전 물질로 이루어진다. 공통 전극(251)은 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극(151)과 함께 액정층에 직접 전압을 인가한다. 공통 전극(251)에는 절개 패턴(미도시)이 형성될 수도 있는데, 공통 전극(251)의 절개 패턴(미도시)은 화소 전극(151)의 절개 패턴(미도시)과 함께 액정층을 다수의 도메인으로 나누는 역할을 한다.The
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도로서, 각 도의 (a)는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 공정 단면도이고, 각 도의 (b)는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 상태의 공정 단면도이다.4 to 10 are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and each drawing (a) is along the line II ′ of FIG. 1. It is process sectional drawing of the state cut | disconnected, and (b) of FIG. 1 is process sectional drawing of the state cut along the II-II 'line | wire of FIG.
도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질의 기판(111) 상부에 제 1 도전층(120)을 형성한다. 제 1 도전층(120)은 Al, Nd, Ag, Cr, Ti, Ta 및 Mo 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금으로 형성될 수 있고, 단일층 뿐만 아니라 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Ti, Ta, Mo 등의 금속층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 이중층으로 형성할 수도 있다. 제 1 도전층(120) 상부에 감광막(180)을 형성한 후 소정의 마스크(190)를 이용한 사진 및 현상 공정으로 감광막(180)을 패터닝한다. 여기서, 마스크(190)는 적어도 투과량이 다른 세가지 영역을 포함하여 구성되는데, 예컨데 완전 투과 영역(A), 중간 투과 영역(B) 및 완전 차단 영역(C)을 포함한다. 완전 투과 영역(A)은 100%의 광을 투과하는 영역이고, 완전 차단 영역(C)은 100%의 광을 차단하는 영역이며, 중간 투과 영역(B)은 완전 투과 영역(A)과 완전 차단 영역(C)의 중간 정도의 광을 투과할 수 있는 영역으로, 예를들어 50%의 광을 투과하는 영역이다. 이렇게 적어도 투과량이 다른 세가지 영역을 갖도록 마스크(190)를 구성하기 위해서 슬릿(slit) 마스크 또는 하프톤 마스크등을 이용할 수 있다. 슬릿 마스크는 슬릿의 폭과 간격을 조절하여 광의 투과량을 조절하는 마스크로서, 슬릿의 폭이 좁고 간격이 넓을수록 많은 광을 투과하고, 슬릿의 폭이 넓고 간격이 좁을수록 적은 광을 투과하게 된다. 한편, 마스크(190)의 완전 투과 영역(A)은 제 1 도전층(120)이 완전히 식각되는 영역과 대응되고, 중간 투과 영역(B)은 광 차단 막(124)의 오픈 영역(A)과 대응되며, 완전 차단 영역(C)은 제 1 도전층(120)이 식각되지 않는 영역, 즉 게이트 라인(121), 게이트 전극(122), 유지 전극 라인(123) 및 오픈 영역(A)을 제외한 광 차단막(124)에 대응된다. 상기와 같이 구성된 마스크(190)를 이용하여 감광막(180)을 노광 및 현상하면 완전 투과 영역(A)에 의해 완전히 노광된 부분의 감광막(180)은 완전히 제거되고, 중간 투과 영역(B)에 의해 중간 정도 노광된 부분의 감광막(180)은 일정 두께 잔류하며, 완전 차단 영역(C)에 의해 노광되지 않은 부분의 감광막(180)은 완전히 잔류하게 된다. 즉, 감광막(180)은 노광량에 따라 단차를 가진 형상을 갖게 된다. 이때, 감광막(180)은 감광막(180)을 식각 마스크로 이용하여 식각하기 위한 패턴보다 크게 패터닝한다. 이는 후속 공정에서 중간 투과 영역(B)에 의해 노광되고 현상된 부분에서 제 1 도전층(120)을 노출시키기 위한 에치백 공정을 실시하게 되는데, 이 공정에서 감광막(180)의 두께 및 폭이 줄어들기 때문이다. 따라서, 중간 투과 영역(B)에 의해 노광되고 현상된 부분의 두께를 고려하여 감광막(180)의 패터닝 크기를 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the first
도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 패터닝된 감광막(180)을 에치백(etch back)한다. 이때, 제 1 마스크(190)의 중간 투과 영역(B)에 의해 노광되고 현상된 부분에서 제 1 도전층(120)이 노출되도록 감광막(180)을 에치백한다. 이에 따라 감광막(180)의 패턴 크기가 줄어들게 된다.Referring to FIGS. 5A and 5B, the patterned
도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면, 패터닝된 감광막(180)을 마스크로 제 1 도전층(120)을 식각한다. 이에 따라 소정 간격 이격되며 일 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인(121)과 이로부터 일부 돌출된 복수의 게이트 전극(122)이 형성된다. 또한, 이와 동시에 게이트 라인(121) 사이에 게이트 라인(121)과 평행하게 유지 전극 라인(123)이 형성되며, 유지 전극 라인(123)으로부터 게이트 라인(121)과 수직 방향으로 광 차단막(124)이 형성된다. 광 차단막(124)은 게이트 라인(121)과 이격되어 형성된다.Referring to FIGS. 6A and 6B, the first
도 7(a) 및 도 7(b)를 참조하면, 전체 상부면에 게이트 절연막(131), 제 1 반도체막 및 제 2 반도체막을 순서적으로 형성한다. 여기서, 게이트 절연막(131)은 SiO2막 또는 SiNx막을 포함하는 무기 절연막을 이용하여 형성할 수 있으며, 제 1 반도체막은 수소화 비정질 실리콘막을 이용하여 형성할 수 있고, 제 2 반도체막은 실리사이드 또는 N형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘막을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고, 제 2 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 2 반도체층 및 제 1 반도체층을 패터닝한다. 이에 의해 활성층(132) 및 오믹 콘택층(133)이 형성된다. 활성층(132) 및 오믹 콘택층(133)은 게이트 전극(122)을 덮도록 형성된다.Referring to FIGS. 7A and 7B, the
도 8(a) 및 8(b)를 참조하면, 전체 구조 상부에 제 2 도전층을 형성한 후 제 3 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 2 도전층을 패터닝한다. 이에 의해 게이트 라인(121)과 교차되고 광 차단막(124)의 오픈 영역(125)과 중첩되어 서로 소정 간격 이격된 복수의 데이터 라인(141)이 형성된다. 또한, 이와 동시에 게이트 전극(121) 상부에서 일부 중첩되고 서로 소정 간격 이격된 소오스 전극(142) 및 드레인 전극(143)이 형성된다. 이때, 소오스 전극(142)은 데이터 라인(141)에서 돌출 되어 형성되며, 소오스 전극(142) 및 드레인 전극(143)에 의해 노출된 활성층(132)이 채널 영역이 된다. 여기서, 제 2 도전층으로는 금속 단일층 또는 다중층을 이용하는 것이 바람직하며, 제 2 도전층은 게이트 라인(121)을 형성하기 위한 제 1 도전층과 동일한 물질을 이용할 수도 있고, 다중층으로 형성될 수도 있다. 그리고, 연속된 식각 공정으로 노출된 오믹 콘택층(133)을 식각한다.Referring to FIGS. 8A and 8B, after forming the second conductive layer on the entire structure, the second conductive layer is patterned by a photolithography and an etching process using a third mask. As a result, a plurality of
도 9(a) 및 도 9(b)를 참조하면, 전체 상부에 보호막(161)을 형성한다. 보호막(161)은 유기 절연막을 이용하여 형성할 수 있으며, 무기 절연막과 유기 절연막을 적층하여 형성할 수도 있다. 유기 절연막으로는 BCB(Benzocyclobutane), 아크릴계 수지(acryl resine) 등이 이용되고, 무기 절연막으로는 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막 등이 이용된다. 그리고, 제 4 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 드레인 전극(143)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(162)과 유지 전극 라인(123) 상부를 노출시키는 제 2 콘택홀(163)을 형성한다.Referring to FIGS. 9A and 9B, the
도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 전체 구조 상부에 제 3 도전층을 형성한 후 제 5 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 제 3 도전층을 패터닝하여 화소 전극(151)을 형성한다. 화소 전극(151)은 드레인 전극(143)과 제 1 콘택홀(162)을 통해 접속되며, 제 2 콘택홀(163)을 통해 게이트 절연막(131)을 사이에 유지 전극 라인(123)과 유지 캐패시터를 이룬다. 여기서, 제 3 도전층은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)을 포함하는 투명 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 10A and 10B, after forming a third conductive layer on the entire structure, the third conductive layer is patterned by a photolithography and an etching process using a fifth mask to form the
상기한 바와 같이 투과량이 다른 적어도 세가지 영역을 갖는 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정으로 데이터 라인(141)과 중첩되는 광 차단막(124)의 중앙 영역에 오픈 영역(125)을 형성함으로써 데이터 라인(141)과 광 차단막(124) 사이의 정전 용량을 줄일 수 있고, 데이터 라인(141)의 신호 지연을 줄일 수 있다.As described above, the
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 이용될 수 있으며, 특히 하부층과 상부층의 중첩에 의한 정전 용량으로 인해 발생되는 문제를 해결하기 위한 공정에 이용될 수 있다.The present invention can be used in the manufacturing method of the liquid crystal display device, in particular can be used in the process for solving the problems caused by the capacitance due to the overlap of the lower layer and the upper layer.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 포함하는 액정 표시 장치의 평면도.1 is a plan view of a liquid crystal display including a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1;
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 단면도.4 to 10 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
121 : 게이트 라인 122 : 게이트 전극121: gate line 122: gate electrode
123 : 유지 전극 라인 124 : 광 차단막123: sustain electrode line 124: light blocking film
125 : 오픈 영역 131 : 게이트 절연막125: open region 131: gate insulating film
132 : 활성층 133 : 오믹 콘택층132: active layer 133: ohmic contact layer
141 : 데이터 라인 142 : 소오스 전극141: data line 142: source electrode
143 : 드레인 전극 151 : 화소 전극143: drain electrode 151: pixel electrode
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---|---|---|---|
KR1020070068410A KR20090005258A (en) | 2007-07-08 | 2007-07-08 | Method of manufacturing a liquid crystal display panel |
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