KR20090044467A - Liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 데이터라인 및/또는 게이트라인의 하부에 불투명한 차광패턴을 형성하여 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스(black matrix) 역할을 하도록 함으로써 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판의 합착시 오정렬(misalign)에 의한 빛샘을 방지하는 한편 상부 블랙매트릭스의 마진(margin)을 최소화시켜 개구율을 향상시키기 위한 것으로, 제 1 기판을 제공하는 단계; 제 1 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판에 차광패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 마스크공정을 이용하여 제 1 절연막이 개재된 상태에서 상기 차광패턴 상부에 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 형성하는 단계; 제 2 마스크공정을 통해 제 2 절연막이 개재된 상태에서 상기 제 1 기판의 액티브패턴 상부에 게이트전극을 형성하며, 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 데이터라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 3 절연막을 형성하는 단계; 제 3 마스크공정을 통해 상기 제 3 절연막의 일부영역을 제거하여 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 제 4 마스크공정을 이용하여 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.The liquid crystal display of the present invention and a method of manufacturing the same are formed by forming an opaque light shielding pattern below the data line and / or the gate line to serve as a black matrix of the upper color filter substrate. Providing a first substrate to prevent light leakage due to misalignment at the time of adhesion while minimizing the margin of the upper black matrix to improve the aperture ratio. Forming a light shielding pattern on the first substrate through a first mask process; Forming an active pattern, a source / drain electrode, and a data line on the light blocking pattern with the first insulating layer interposed using the first mask process; A gate line is formed on the active pattern of the first substrate while the second insulating layer is interposed through a second mask process, and the gate line crosses the data line to define a pixel region in the pixel portion of the first substrate. Forming a; Forming a third insulating film on the first substrate; Forming a contact hole exposing a portion of the drain electrode by removing a portion of the third insulating layer through a third mask process; Forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole using a fourth mask process; And bonding the first substrate and the second substrate to each other.
이와 같이 구성된 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법은 하프-톤 마스크를 이용하여 소오스/드레인전극과 액티브패턴 및 상기 차광패턴을 동시에 형성함으로써 4마스크공정으로 탑 게이트(top gate) 방식의 어레이 기판을 제작하는 것을 특징으로 한다.The liquid crystal display and the manufacturing method thereof according to the present invention configured as described above use a half-gate mask to simultaneously form a source / drain electrode, an active pattern, and the light shielding pattern, thereby performing a top gate array substrate in a four mask process. It characterized in that the production.
데이터라인, 게이트라인, 차광패턴, 4마스크, 액티브패턴 Data line, gate line, shading pattern, 4 mask, active pattern
Description
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하고 수율을 향상시키는 동시에 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스의 마진을 최소화시킴으로써 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to reduce the number of masks to simplify the manufacturing process, improve the yield and at the same time minimize the margin of the black matrix of the upper color filter substrate to improve the aperture ratio The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
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 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the figure, the liquid crystal display device is largely a liquid crystal layer (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
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.
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 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(40)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하는 화소전극(18)을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 2E, a transparent conductive metal material is deposited on the entire surface of the
상기에 설명된 바와 같이 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조에 는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 총 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.As described above, manufacturing 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.
이와 같이 제작된 상기 어레이 기판은 컬러필터 도 3에 도시된 바와 같이 컬러필터 기판(5)에 형성된 컬럼 스페이서(미도시)에 의해 일정한 셀갭이 유지되는 상태에서 상기 컬러필터 기판(5)과 합착하여 액정표시장치를 구성하게 된다.The array substrate manufactured as described above is bonded to the
이때, 전술한 바와 같이 상기 컬러필터 기판(5)은 투명한 컬러필터 기판(5) 위에 적, 녹 및 청색의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(90)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(6), 그리고 상기 액정층(90)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.In this case, as described above, the
상기 블랙매트릭스(6)는 화소들의 경계영역에 패터닝되어 액정표시장치 하부의 백라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 역할을 하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착시 발생하는 오정렬에 의해 빛샘 현상을 개선하기 위해 소정의 마진(d)을 가지게 된다.The
특히, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착시 오정렬에 의해 데이터라인(17) 주위에서 빛샘 현상이 발생하기도 하는데, 이를 방지하기 위해 상기 블랙매트릭스의 마진(d)을 상기 데이터라인(17)의 폭보다 넓은 폭을 가지도록 형성하게 된다. 이와 같은 블랙매트릭스의 마진(d)은 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 요인으로 이의 개선이 요구되고 있다.In particular, when the
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 개구영역을 확대하여 고휘도를 구현하는 동시에 합착 오정렬에 의해 발생하는 빛샘 불량을 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can realize a high brightness by enlarging the aperture region and at the same time improve light defects caused by misalignment.
본 발명의 다른 목적은 상기의 고개구율 액정표시장치를 4번의 마스크공정으로 제작하도록 한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device in which the high-aperture rate liquid crystal display device is manufactured by four mask processes.
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 제 1 기판에 형성된 차광패턴; 제 1 절연막이 개재된 상태에서 상기 차광패턴 상부에 형성된 액티브패턴과 비정질 실리콘 박막패턴; 상기 액티브패턴 상부에 형성되어 상기 액티브패턴의 소오스영역 및 드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스전극 및 드레인전극; n+ 비정질 실리콘 박막패턴이 개재된 상태에서 상기 비정질 실리콘 박막패턴 위에 형성된 데이터라인; 제 2 절연막이 개재된 상태에서 상기 액티브패턴 상부에 형성된 게이트전극; 상기 제 2 절연막이 개재된 상태에서 상기 비정질 실리콘 박막패턴 위에 형성되어 상기 데이터라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인; 상기 제 1 기판 위에 형성된 제 3 절연막; 상기 화소영역에 형성되며, 상기 제 3 절연막에 형성된 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극; 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착하는 제 2 기판을 포함한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display of the present invention comprises a light shielding pattern formed on the first substrate; An active pattern and an amorphous silicon thin film pattern formed on the light blocking pattern with a first insulating film interposed therebetween; A source electrode and a drain electrode formed on the active pattern and electrically connected to a source region and a drain region of the active pattern; a data line formed on the amorphous silicon thin film pattern with an n + amorphous silicon thin film pattern interposed therebetween; A gate electrode formed on the active pattern with a second insulating layer interposed therebetween; A gate line formed on the amorphous silicon thin film pattern with the second insulating layer interposed therebetween and defining a pixel area crossing the data line; A third insulating film formed on the first substrate; A pixel electrode formed in the pixel region and electrically connected to the drain electrode through a contact hole formed in the third insulating layer; And a second substrate bonded to and opposed to the first substrate.
또한, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판을 제공하는 단계; 제 1 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판에 차광패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 마스크공정을 이용하여 제 1 절연막이 개재된 상태에서 상기 차광패턴 상부에 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 형성하는 단계; 제 2 마스크공정을 통해 제 2 절연막이 개재된 상태에서 상기 제 1 기판의 액티브패턴 상부에 게이트전극을 형성하며, 상기 제 1 기판의 화소부에 상기 데이터라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 3 절연막을 형성하는 단계; 제 3 마스크공정을 통해 상기 제 3 절연막의 일부영역을 제거하여 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 제 4 마스크공정을 이용하여 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention comprises the steps of providing a first substrate; Forming a light shielding pattern on the first substrate through a first mask process; Forming an active pattern, a source / drain electrode, and a data line on the light blocking pattern with the first insulating layer interposed using the first mask process; A gate line is formed on the active pattern of the first substrate while the second insulating layer is interposed through a second mask process, and the gate line crosses the data line to define a pixel region in the pixel portion of the first substrate. Forming a; Forming a third insulating film on the first substrate; Forming a contact hole exposing a portion of the drain electrode by removing a portion of the third insulating layer through a third mask process; Forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole using a fourth mask process; And bonding the first substrate and the second substrate to each other.
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 블랙매트릭스의 마진을 최소로 함에 따라 개구율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display and the method of manufacturing the same according to the present invention provide the effect of improving the aperture ratio by minimizing the margin of the black matrix.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법 의 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 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 도면에는 설명의 편의를 위해 게이트패드부와 데이터패드부 및 화소부의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 화소를 나타내고 있다.FIG. 4 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. FIG. 4 includes a thin film transistor including a gate pad part, a data pad part, and a pixel part for convenience of description. The pixel is shown.
즉, 실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다.That is, in an actual liquid crystal display device, N gate lines and M data lines cross each other, 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
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 상기 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 제 1 콘택홀(140a)을 통해 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속한 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 is electrically connected to the
이때, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)이 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 액티브패턴(124) 상부에 위치하는 탑 게이트 방식인 것을 특징으로 한다.In this case, the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention is characterized in that the
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이 기판(110)은 상기 액티브패턴(124)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p) 하부에 크롬과 같은 불투명한 도전물질로 이루어진 차광패턴(130', 130", 130'")이 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 차광패턴(130', 130", 130'")은 상기 박막 트랜지스터영역과 데이터라인(117)영역 및 데이터패드라인(117p)영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하는 역할을 하게된다. 참고로, 도면부호 124'과 124"은 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 제 1 비정질 실리콘 박막패턴과 제 2 비정질 실리콘 박막패턴을 나타낸다.In addition, the
이때, 상기 화소영역 내에는 상기 게이트라인(116)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 공통라인(108l)이 배열되어 있으며, 상기 공통라인(108l)의 일부는 제 3 절연막(미도시)을 사이에 두고 그 상부의 화소전극(118)의 일부와 중첩하여 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 common line 108l is arranged in a direction substantially parallel to 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.
이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(미도시)로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 전달하게 된다.The
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 140b 및 140c는 각각 제 2 콘택홀 및 제 3 콘택홀을 나타내며, 이때 상기 데이터패드전극(127p)은 상기 제 2 콘택홀(140b)을 통해 상기 데이터패드라인(117p)과 전기적으로 접속하고 상기 게이트패드전극(126p)은 상기 제 3 콘택홀(140c)을 통해 상기 게이트패드라인(116p)과 전기적으로 접속하게 된다For reference,
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 하프-톤 마스크 또는 회절마스크(이하, 하프-톤 마스크를 지칭하는 경우에는 회절마스크를 포함하는 것으로 한다)를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 한번의 마스크공정으로 형성하는 한편 상기의 마스크공정을 이용하여 상기 액티브패턴과 데이터라인 하부에 본 발명의 차광패턴을 형성함으로써 총 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 된다.Here, the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention uses a half-tone mask or a diffraction mask (hereinafter, referred to as a half-tone mask to include a diffraction mask) and an active pattern and a source / The drain electrode and the data line are formed in one mask process, and the light shielding pattern of the present invention is formed under the active pattern and the data line by using the mask process. Thus, an array substrate can be manufactured in a total of four mask processes. .
이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 한번의 마스크공정으로 상기 차광패턴과 액티브패턴 및 소오스/드레인전극을 형성하기 위해 하부층에 차광패턴이 위치하고 그 상부에 차례대로 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 제 1 절연막이 형성되고 그 상부에 게이트전극이 형성되는 탑 게이트 방식을 적용하게 되는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.In this case, in the liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention, a light blocking pattern is disposed on a lower layer to form the light blocking pattern, an active pattern, and a source / drain electrode in one mask process, and the active pattern and the source are sequentially formed on the upper layer. The top gate method in which the drain electrode and the first insulating film are formed and the gate electrode is formed thereon is described, which will be described in detail through the following manufacturing method of the liquid crystal display.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 어레이 기판의 IVa-IVa'선과 IVb-IVb선 및 IVc-IVc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 차례대로 데이터패드부와 게이트패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.5A through 5D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines IVa-IVa ', IVb-IVb, and IVc-IVc of the array substrate illustrated in FIG. 4, and on the left side, a process of manufacturing an array substrate of a pixel portion is shown. The right side shows a step of manufacturing an array substrate of a data pad part and a gate pad part in order.
또한, 도 6a 내지 도 6d는 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.6A to 6D are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of the array substrate illustrated in FIG. 4.
도 5a 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)에 제 1 도전막, 제 1 절연막(115), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 증착한다.As shown in FIGS. 5A and 6A, a first conductive film, a first
이후, 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 상기 제 1 도전막, 제 1 절연막(115), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하며, 상기 액티브패턴(124) 상부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성한다.Thereafter, the first conductive film, the first insulating
이때, 상기 제 1 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인 영역에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)을 형성하는 동시에 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터패드라인(117p)을 형성하게 된다.In this case, a
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.In this case, an ohmic contact layer formed of the n + amorphous silicon thin film on the
또한, 상기 액티브패턴(124) 하부에는 상기 제 1 절연막(115)이 개재된 상태에서 상기 제 1 도전막으로 이루어지며 실질적으로 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 차광패턴(130')이 형성되게 된다.In addition, the first
또한, 상기 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p) 하부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 실질적으로 상기 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 4 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125"") 및 제 5 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'"")이 형성된다. 그리고, 상기 제 4 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125"") 및 제 5 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'"") 하부에는 각각 상기 제 1 도전막과 제 1 절연막(115) 및 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 각각 상기 제 4 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125"") 및 제 5 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'"")과 실질적으로 같거나 보다 넓은 폭을 가지도록 패터닝된 제 2 차광패턴(130")과 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(124') 및 제 3 차광패턴(130'")과 제 2 비정질 실리콘 박막패턴(124")이 형성되게 된다.Further, a fourth n + amorphous layer formed of the n + amorphous silicon thin film under the
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117) 및 제 1 내지 제 3 차광패턴(130'~130'")은 하프-톤 마스크를 이용함으로써 한번의 마스크공정(제 1 마스크공정)을 통해 동시에 형성할 수 있게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 1 마스크공정을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며 상기 액티브패턴(124) 및 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117)은 두 번의 마스크공정으로 형성할 수도 있다.The
도 7a 내지 도 7g는 도 5a 및 도 6a에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.7A to 7G are cross-sectional views illustrating in detail the first mask process according to the first embodiment of the present invention in the array substrate shown in FIGS. 5A and 6A.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 차례대로 제 1 도전막(130), 제 1 절연막(115), 비정질 실리콘 박막(120), n+ 비정질 실리콘 박막(125) 및 제 2 도전막(150)을 형성한다.As shown in FIG. 7A, the first
이때, 상기 제 1 도전막(130)은 제 1 내지 제 3 차광패턴을 구성하기 위해 크롬(chromium; Cr)과 같은 불투명한 도전물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제 2 도전막(150)은 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인을 구성하기 위해 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬, 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금(Mo ally) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.In this case, the first
그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지 스트와 같은 감광성물질로 이루어진 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하프-톤 마스크(180)를 통해 상기 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.As shown in FIG. 7B, after forming the
이때, 상기 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 제 1 하프-톤 마스크(180)를 투과한 광만이 상기 감광막(170)에 조사되게 된다.In this case, the half-
이어서, 상기 하프-톤 마스크(180)를 통해 노광된 상기 감광막(170)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(170a) 내지 제 5 감광막패턴(170e)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 2 도전막(150) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after developing the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 4 감광막패턴(170d)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 5 감광막패턴(170e)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 상기 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the
다음으로, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패 턴(170a) 내지 제 5 감광막패턴(170e)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제 1 도전막, 제 1 절연막(115), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 7D, the first conductive film and the first insulating
또한, 상기 액티브패턴(124)의 하부와 데이터라인영역 및 데이터패드라인영역에는 상기 제 1 절연막(115)이 개재된 상태에서 상기 제 1 도전막으로 이루어진 제 1 차광패턴(130')과 제 2 차광패턴(130") 및 제 3 차광패턴(130'")이 형성되게 된다.The first
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 각각 상기 n+ 비정질 실리콘 박막과 제 2 도전막으로 이루어지며 실질적으로 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')과 제 2 도전막패턴(150')이 형성되게 된다.At this time, the first n + amorphous silicon
또한, 상기 제 2 차광패턴(130") 및 제 3 차광패턴(130'") 상부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막으로 이루어지며 실질적으로 상기 제 2 차광패턴(130") 및 제 3 차광패턴(130'")과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(124')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125")과 데이터라인패턴(150") 및 제 2 비정질 실리콘 박막패턴(124")과 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'")과 데이터패드라인패턴(150'")이 각각 형성되게 된다.In addition, the second
이후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 5 감광막패 턴의 일부를 제거하는 애싱(ahing)공정을 진행하여 상기 제 2 투과영역(II)의 제 5 감광막패턴을 완전히 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 7E, an ashing process of removing a portion of the first to fifth photoresist patterns may be performed to completely remove the fifth photoresist pattern of the second transmission region II. do.
이때, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 4 감광막패턴은 상기 제 5 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소오스/드레인전극영역과 데이터라인영역 및 데이터패드라인영역에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern to the fourth photoresist pattern correspond to the blocking region III by the
여기서, 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 상기 애싱공정을 통해 상기 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')이 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 4 감광막패턴에 비해 두께뿐만 아니라 그 폭이 줄어든 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')은 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 4 감광막패턴과 실질적으로 동일한 폭을 가지도록 패터닝 될 수도 있다.Here, in the case of the first embodiment of the present invention, the
이후, 도 7f 및 도 7g에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')을 마스크로 하여 상기 제 2 도전막패턴의 일부를 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIGS. 7F and 7G, the array is removed by removing a portion of the second conductive film pattern using the remaining
또한, 상기 남아있는 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')을 마스크로 하여 상기 데이터라인패턴 및 데이터패드라인패턴의 일부를 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인영역 및 데이터패드라인영역에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p)을 각각 형성한다.In addition, a portion of the data line pattern and the data pad line pattern is removed by using the remaining
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.In this case, an ohmic contact layer formed of the n + amorphous silicon thin film on the
또한, 상기 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p) 하부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 실질적으로 상기 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 4 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125"") 및 제 5 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125'"")이 형성되게 된다.Further, a fourth n + amorphous layer formed of the n + amorphous silicon thin film under the
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예는 하프-톤 마스크를 이용함으로써 상기 액티브패턴(124), 소오스/드레인전극(122, 123), 데이터라인(117) 및 제 1 내지 제 3 차광패턴(130'~130'")을 한번의 마스크공정을 통해 형성할 수 있게 된다.As described above, according to the first embodiment of the present invention, the
이때, 상기 본 발명의 제 1 실시예의 제 1 내지 제 3 차광패턴(130'~130'")은 상기 액티브패턴(124)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p) 하부에 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 차광패턴은 상기 액티브패턴(124)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p) 하부뿐만 아니라 게이트라인과 게이트패드라인 하부에도 형성될 수 있다.In this case, the first to third light blocking patterns 130 'to 130' ″ of the first embodiment of the present invention are formed under the
다음으로, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124), 소오스/드레인전극(122, 123), 데이터라인(117) 및 제 1 내지 제 3 차광패턴(130'~130'")이 형성된 어레이 기판(110)의 화소부에 제 2 절연막(115a)이 개재된 상태에서 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 공통라인(108l)을 형성하며, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부에 상기 제 2 절연막(115a)이 개재된 상태에 서 게이트패드라인(116p)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 5B and 6B, the
이때, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 공통라인(108l) 및 게이트패드라인(116p)은 제 3 도전막을 상기 액티브패턴(124), 소오스/드레인전극(122, 123), 데이터라인(117) 및 제 1 내지 제 3 차광패턴(130'~130'")이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, the
여기서, 상기 제 3 도전막으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 3 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.Here, a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum and molybdenum alloy may be used as the third conductive film. The third conductive layer may have a multilayer structure in which two or more low resistance conductive materials are stacked.
이때, 본 발명의 액정표시장치는 상기와 같이 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123)이 형성된 어레이 기판(110) 상부에 게이트전극(121)이 위치하는 탑 게이트 방식을 가지는 것을 특징으로 한다.In this case, the liquid crystal display of the present invention has a top gate method in which the
다음으로, 도 5c 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121), 게이트라인(116), 공통라인(108l) 및 게이트패드라인(116p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 3 절연막(115b)을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(140a)을 형성한다.Next, as illustrated in FIGS. 5C and 6C, a third surface of the
또한, 상기 제 3 마스크공정을 통해 상기 제 3 절연막(115b)의 일부영역을 제거함으로써 상기 데이터패드부 및 게이트패드부 각각에 상기 데이터패드라 인(117p) 및 게이트패드라인(116p)의 일부를 노출시키는 제 2 콘택홀(140b)과 제 3 콘택홀(140c)을 형성한다.In addition, a portion of the
그리고, 도 5d 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(140a) 내지 제 3 콘택홀(140c)이 형성된 상기 제 3 절연막(115b) 전면에 투명한 도전물질로 이루어진 제 4 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 화소영역 내에 상기 제 1 콘택홀(140a)을 통해 상기 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(118)을 형성한다.5D and 6D, a fourth conductive film made of a transparent conductive material is formed on the entire surface of the third
이때, 상기 제 4 마스크공정을 이용하여 상기 제 4 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 데이터패드부 및 게이트패드부 각각에 상기 제 2 콘택홀(140b) 및 제 3 콘택홀(140c)을 통해 상기 데이터패드라인(117p) 및 게이트패드라인(116p)에 전기적으로 접속하는 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)을 형성하게 된다.In this case, by selectively patterning the fourth conductive layer by using the fourth mask process, the data pads are formed through the
이때, 상기 제 4 도전막은 상기 화소전극(118)과 데이터패드전극(127p) 및 게이트패드전극(126p)을 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 this case, the fourth conductive layer may be formed of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide to form the
이와 같이 제작된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 어레이 기판은 컬러필터 기판과 대향하여 합착함으로써 액정표시장치를 구성하게 되며, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The array substrate according to the first embodiment of the present invention manufactured as described above is configured to form a liquid crystal display device by being bonded to face the color filter substrate, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 도 5d에 도시된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착하여 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 하부 어레이 기판의 차광패턴이 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스의 역할을 하도록 한 액정표시장치를 나타내고 있다.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment in which the array substrate and the color filter substrate illustrated in FIG. 5D are bonded to each other, and the light blocking pattern of the lower array substrate is black on the upper color filter substrate. The liquid crystal display device which acts as a matrix is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 제작된 어레이 기판(110)은 컬러필터 기판(105)에 형성된 컬럼 스페이서(미도시)에 의해 일정한 셀갭이 유지되는 상태에서 상기 컬러필터 기판(105)과 합착하여 액정표시장치를 구성하게 된다.As shown in the drawing, the
이때, 상기 컬러필터 기판(105)은 투명한 컬러필터 기판(105) 위에 적, 녹 및 청색의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(107)로 구성된 컬러필터와 상기 서브-컬러필터(107) 사이를 구분하고 액정층(190)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(106), 그리고 상기 액정층(190)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(108)으로 이루어져 있다.In this case, the
상기 블랙매트릭스(106)는 화소들의 경계영역에 패터닝되어 액정표시장치 하부의 백라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 역할을 할 수 있다.The
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터 상부에는 오버코트층(over coat layer)이 추가로 형성될 수 있으며, 상기 오버코트층은 상기 서브-컬러필터(106)들의 일부가 상기 블랙매트릭스(106)와 오버랩 됨에 따라 발생하는 단차를 제거하여 컬러필터의 상부 표면을 평탄화시키는 역할을 한다.In this case, although not shown in the drawings, an overcoat layer may be further formed on the color filter, and the overcoat layer may include a portion of the
이때, 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 하부 어레이 기판(110)의 액티브패턴(124)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(미도시) 하부에 불투명한 도전물질 로 이루어진 제 1 차광패턴(130')과 제 2 차광패턴(130") 및 제 3 차광패턴(미도시)이 형성되게 됨에 따라 전술한 액정표시장치 하부의 백라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하는 블랙매트릭스(106)의 역할을 하게 된다. 그 결과 상기 컬러필터 기판(105)의 블랙매트릭스(106)는 그 마진(d')을 w폭만큼 줄일 수 있게 되어 실질적으로 개구율이 향상되는 효과를 제공하게 된다.In this case, in the first exemplary embodiment of the present invention, the first light blocking pattern made of an opaque conductive material under the
즉, 상기 컬러필터 기판(105)과 어레이 기판(110)의 합착시 오정렬이 발생하더라도 상기 블랙매트릭스(106)가 위치하는 어레이 기판(110)의 액티브패턴(124)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인 하부에 불투명한 도전물질로 이루어진 제 1 차광패턴(130')과 제 2 차광패턴(130") 및 제 3 차광패턴이 형성되어 있어 하부의 백라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단할 수 있게 된다.That is, even when misalignment occurs when the
참고로, 도면부호 d는 전술한 기존의 액정표시장치에 있어서 블랙매트릭스의 마진을 나타낸다.For reference, reference numeral d denotes a margin of the black matrix in the above-described conventional liquid crystal display device.
전술한 바와 같이 상기 제 1 실시예의 액정표시장치는 상기 액티브패턴(124)과 데이터라인(117) 및 데이터패드라인 하부에 제 1 차광패턴(130')과 제 2 차광패턴(130") 및 제 3 차광패턴이 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 차광패턴이 액티브패턴과 데이터라인 및 데이터패드라인 하부뿐만 아니라 게이트라인과 게이트패드라인 하부에도 형성된 경우에도 적용 가능하며, 이를 다음의 본 발명의 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.As described above, in the liquid crystal display of the first embodiment, the first
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 게이트라인과 게이트패드라인 하부에도 차광패턴이 형성된 것을 제외하고는 상기 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판과 동일한 구성요소로 구성되어 있다.FIG. 9 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 a light blocking pattern is formed under the gate line and the gate pad line, respectively. It is composed of the same components as the array substrate of the display device.
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
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(216)에 연결된 게이트전극(221), 상기 데이터라인(217)에 연결된 소오스전극(222) 및 제 1 콘택홀(240a)을 통해 상기 화소전극(218)에 전기적으로 접속한 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 is electrically connected to the
이때, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(221)이 상기 소오스전극(222)과 드레인전극(223) 및 액티브패턴(224) 상부에 위치하는 탑 게이트 방식인 것을 특징으로 한다.In this case, the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 어레이 기판(210)은 상기 액티브패 턴(224), 데이터라인(217), 게이트라인(216), 데이터패드라인(217p) 및 게이트패드라인(216p) 하부에 크롬과 같은 불투명한 도전물질로 이루어진 차광패턴(230)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 차광패턴(230)은 상기 박막 트랜지스터영역, 데이터라인(117)영역, 게이트라인(116)영역, 데이터패드라인(117p)영역 및 게이트패드라인(216p)영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하는 역할을 하게된다. 참고로, 도면부호 224'은 상기 차광패턴(230) 상부에 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 비정질 실리콘 박막패턴을 나타낸다.In addition, the
이때, 상기 화소영역 내에는 상기 게이트라인(216)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 공통라인(208l)이 배열되어 있으며, 상기 공통라인(208l)의 일부는 제 3 절연막(미도시)을 사이에 두고 그 상부의 화소전극(218)의 일부와 중첩하여 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하게 된다.In this case, a common line 208l is arranged in a direction substantially parallel to the
이와 같이 구성된 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.The
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 데이터패드전 극(227p)을 통해 구동회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가 받게 된다.That is, the
참고로, 도면부호 240b 및 240c는 각각 제 2 콘택홀 및 제 3 콘택홀을 나타내며, 이때 상기 데이터패드전극(227p)은 상기 제 2 콘택홀(240b)을 통해 상기 데이터패드라인(217p)과 전기적으로 접속하고 상기 게이트패드전극(226p)은 상기 제 3 콘택홀(240c)을 통해 상기 게이트패드라인(216p)과 전기적으로 접속하게 된다For reference,
여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 액티브패턴(224)과 데이터라인(217) 및 데이터패드라인(217p) 하부뿐만 아니라 게이트라인(216)과 게이트패드라인(216p) 하부에도 불투명한 도전물질로 이루어진 차광패턴(230)이 존재함에 따라 상기 제 1 실시예의 액정표시장치에 비해 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스 마진을 더욱 줄일 수 있게 되며, 그 결과 개구율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.Here, the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention not only has the
도 10a는 일반적인 액정표시장치에 있어서, 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 10b는 도 9에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서, 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.10A is a plan view schematically illustrating a black matrix structure of an upper color filter substrate in a general liquid crystal display, and FIG. 10B is an upper color in the liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 9. It is a top view which shows schematically the black matrix structure of a filter substrate.
도 10a에 도시된 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 상부 컬러필터 기판(5)에 하부 어레이 기판의 박막 트랜지스터영역과 게이트라인영역 및 데이터라인영역으로 하부의 백라이트 빛이 누설되는 것을 차단하기 위해 소정의 블랙매트릭스(6)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 10A, a general liquid crystal display device is provided in order to block leakage of lower backlight light from the upper
이때, 상기 블랙매트릭스(6)는 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판의 합착 시 발생하는 오정렬에 의한 빛샘 현상을 방지하기 위해 소정의 마진을 가지도록 형성되어 있다. 그 결과 일반적인 액정표시장치의 경우에는 상기 블랙매트릭스의 마진에 의해 개구율이 감소하게 된다.In this case, the
도 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 하부 어레이 기판의 박막 트랜지스터영역과 게이트라인영역 및 데이터라인영역에 불투명한 도전물질로 이루어진 차광패턴이 형성되어 있어 상부 컬러필터 기판(205)의 블랙매트릭스(206)가 적, 녹 및 청색의 서브-컬러필터를 구분하기 위한 최소한의 폭만을 가지도록 형성될 수 있다. 그 결과 상기 블랙매트릭스의 줄어든 마진폭만큼 개구율이 향상되게 된다.As shown in FIG. 10B, in the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention, a light blocking pattern made of an opaque conductive material is formed in a thin film transistor region, a gate line region, and a data line region of a lower array substrate. The
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.
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 도 2e에 도시된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착하여 구성된 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a general liquid crystal display device in which the array substrate and the color filter substrate illustrated in FIG. 2E are bonded to each other.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.4 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 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 어레이 기판의 IVa-IVa'선과 IVb-IVb선 및 IVc-IVc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.5A to 5D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines IVa-IVa ', IVb-IVb, and IVc-IVc of the array substrate shown in FIG.
도 6a 내지 도 6d는 도 4에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.6A to 6D are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of the array substrate illustrated in FIG. 4.
도 7a 내지 도 7g는 도 5a 및 도 6a에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.7A to 7G are cross-sectional views illustrating in detail the first mask process according to the first embodiment of the present invention in the array substrate shown in FIGS. 5A and 6A.
도 8은 도 5d에 도시된 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착하여 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 단면도.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention in which the array substrate and the color filter substrate illustrated in FIG. 5D are bonded to each other.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.9 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 10a는 일반적인 액정표시장치에 있어서, 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스 구조를 개략적으로 나타내는 평면도.FIG. 10A is a plan view schematically illustrating a black matrix structure of an upper color filter substrate in a general liquid crystal display device; FIG.
도 10b는 도 9에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서, 상부 컬러필터 기판의 블랙매트릭스 구조를 개략적으로 나타내는 평면도.FIG. 10B is a plan view schematically illustrating a black matrix structure of an upper color filter substrate in the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 9.
** 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
117,217 : 데이터라인 118,218 : 화소전극117,217 data line 118,218 pixel electrode
121,221 : 게이트전극 122,222 : 소오스전극121,221 gate electrode 122,222 source electrode
123,223 : 드레인전극 124,224 : 액티브패턴123,223 Drain electrode 124,224 Active pattern
130'~130'",230 : 차광패턴130 '~ 130' ", 230: Shading pattern
Claims (15)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR20070110586A KR101483024B1 (en) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | Liquid crystal display device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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