KR20090053615A - Liquid crystal display device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 그 구성은 제1 기판상에 형성되고 셀영역을 구획하여 광을 차단하는 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스와 대응되는 제1 기판배면에 형성된 투명전극과, 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 제1 기판의 셀영역에 형성된 컬러필터와, 상기 제1 기판상에 형성되고 컬러필터에 의해 단차가 형성된 기판을 평탄화시키는 오버코트층과, 상기 오버코트층상에 형성되며 액정분자를 일정방향으로 배향시키는 배향막으로 구성된 컬러필터기판과; 제2 기판상에 형성되며 화소신호를 공급하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며 화소신호가 공급되는 화소전극 및, 상기 화소전극과 전계를 형성하는 공통전극으로 구성된 박막트랜지스터기판; 및 상기 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 형성된 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, the configuration of which is formed on a first substrate and partitions a cell region to block light, and a transparent formed on a rear surface of the first substrate corresponding to the black matrix. An overcoat layer formed on the overcoat layer to planarize an electrode, a color filter formed in a cell region of a first substrate partitioned by the black matrix, a substrate formed on the first substrate, and having a step formed by the color filter; A color filter substrate comprising an alignment film for orienting liquid crystal molecules in a predetermined direction; A thin film transistor substrate formed on a second substrate and configured to supply a pixel signal, a thin film transistor substrate electrically connected to the thin film transistor and supplied with a pixel signal, and a common electrode forming an electric field with the pixel electrode; And a liquid crystal layer formed between the thin film transistor substrate and the color filter substrate.
투명전극, 오버코트층, 배향막, 배면노광, 컬러필터기판 Transparent electrode, overcoat layer, alignment film, back exposure, color filter substrate
Description
본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판배면에 투명전극을 형성하여 광의 셀 투과율을 높이고, 외부광원에 의한 셀 표면에서의 반사율을 낮출 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to form a transparent electrode on a substrate back surface to increase cell transmittance of light and to reduce reflectance on a cell surface caused by an external light source, and It relates to a manufacturing method.
액정표시소자(Liquid Crystal Display; LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하는 장치로서, 셀마다 스위칭소자가 형성된 액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입으로 구현되어 컴퓨터용 모니터, 사무기기, 셀룰라폰 등의 표시장치에 적용되고 있다.Liquid crystal display (LCD) is a device that displays an image by controlling the light transmittance of the liquid crystal using an electric field, and is implemented as an active matrix type in which switching elements are formed for each cell, so that a computer monitor, office work, etc. It is applied to display apparatuses, such as a device and a cellular phone.
이와 같은 액정표시소자는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향의 전계를 이용하는 수직 전계형과 수평방향의 전계를 이용하는 수평 전계형으로 대별된다.Such liquid crystal display devices are classified into a vertical electric field using a vertical electric field and a horizontal electric field using a horizontal electric field according to the electric field direction for driving the liquid crystal.
이때, 수직 전계형의 액정표시소자는 상부기판상에 형성된 공통전극과 하부기판상에 형성된 화소전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. In this case, in the vertical field type liquid crystal display device, the common electrode formed on the upper substrate and the pixel electrode formed on the lower substrate face each other to drive the liquid crystal of TN (Twisted Nemastic) mode by the vertical electric field formed therebetween. do.
이러한 수직 전계형 액정표시소자는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 좁은 단점을 가진다.The vertical field type liquid crystal display device has an advantage of large aperture ratio while having a narrow viewing angle of 90 degrees.
수평 전계형의 액정표시소자는 하부기판에 나란하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수평전계에 의해 인 플레인 스위치(In Plane Switch; 이하, IPS라 함) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평전계 인가형 액정표시소자는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 가지는 반면에 개구율이 작다는 단점을 가진다.In the horizontal field type liquid crystal display device, an in-plane switch (hereinafter referred to as IPS) mode liquid crystal is driven by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. The horizontal field application type liquid crystal display device has an advantage of having a wide viewing angle of about 160 degrees while having a small aperture ratio.
이러한 특성을 가진 기존의 수평 전계형의 액정표시소자 및 제조방법에 대해 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 설명하면 다음과 같다. A conventional horizontal field type liquid crystal display device and a manufacturing method having such characteristics will be described with reference to FIGS. 1A to 1G as follows.
도 1a 내지 도 1g는 종래기술에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art.
종래기술에 따른 액정표시소자(10)는, 도 1g에 도시된 바와 같이, 하부유리기판 (11)상에 형성된 박막트랜지스터(미도시), 공통전극(14), 화소전극(27) 및 하부배향막(29)으로 구성되는 박막트랜지스터기판과; 이면에 정전기 등을 방지하는 투명전극(43)이 형성된 상부유리기판(41)상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스 (45a), 컬러필터(49), 오버코트층(51) 및 상부배향막(53)으로 구성된 컬러필터기판 및; 상기 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 형성되는 액정층(61)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1G, the liquid
상기 구성으로 이루어지는 종래기술에 따른 액정표시소자 제조방법에 대해 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art having the above configuration will be described below with reference to FIGS. 1A to 1G.
도 1a 내지 도 1g는 종래기술에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위 한 공정단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 상부유리기판(41)상에 스퍼터링방식을 통해 투명도전막(43)을 형성한다. As shown in FIG. 1A, first, a transparent
그다음, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상부유리기판(41)상에 빛샘 현상을 방지하는 블랙매트릭스를 형성하기 위해 불투명막(45)을 형성하고 이어 상기 불투명막 (45)상에 감광막(47)을 도포한다. Next, as shown in FIG. 1B, an
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 상기 감광막(47)을 선택적으로 제거하여 감광막패턴 (47a)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1C, the
그다음, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 감광막패턴(47a)을 차단막으로 하여 상기 불투명막(45)을 선택적으로 제거하여 블랙매트릭스(45a)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 1D, the
이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 감광막패턴(47a)을 제거한후 상기 블랙매트릭스(45a)를 포함한 상부유리기판(41)상에 감광성 칼라수지를 전면 증착한후 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 패터닝하여 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(49)를 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 1E, after the
그다음, 도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터(49)상에 유기절연물을 이용하여 상부유리기판(41)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(51)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1F, an
이어서, 상기 오버코트층(51)상에 소정 방향으로 액정을 배향시키기 위한 상부배향막(53)을 형성함으로써 최종적인 컬러필터기판을 완성한다. Subsequently, an
한편, 도 1g에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 등으로 이루어진 하부유리기판(11)상에 금속물질을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 마스크공정에 의해 선택적 으로 패터닝하여 게이트라인(미도시)과, 상기 게이트라인(미도시)에서 연장되어 돌출된 게이트전극(13)과 공통전극(14)을 형성한다. On the other hand, as shown in Figure 1g, by depositing a metal material on the
그다음, 상기 게이트라인(미도시)과 게이트전극(103) 및 공통전극(14)을 포함한 하부유리기판(11)상에 질화규소(SiNx) 와 같은 무기 절연물질로 이루어진 게이트절연막(15)을 형성한다.Next, a gate
이어서, 상기 게이트절연막(15)상부에는 수소화 비정질실리콘층(hydroge-nated amorphous silicon) 등으로 이루어진 반도체층(미도시)을 형성한다.Subsequently, a semiconductor layer (not shown) made of a hydrogenated amorphous silicon layer or the like is formed on the
그다음, 상기 반도체층(미도시) 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질실리콘 등의 물질로 이루어진 오믹콘택층(미도시)을 형성한다.Next, an ohmic contact layer (not shown) made of a material such as n + hydrogenated amorphous silicon in which silicide or n-type impurities are heavily doped is formed on the semiconductor layer (not shown).
이어서, 상기 오믹콘택층과 반도체층을 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 반도체패턴(17)과 오믹콘택패턴(19)을 형성한다.Subsequently, the ohmic contact layer and the semiconductor layer are selectively patterned by a photolithography process and an etching process to form a
그다음, 상기 반도체패턴(17)과 오믹콘택패턴(19)을 포함한 하부유리기판(11)상에 데이터라인 형성용 금속물질을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 데이터라인(미도시)과, 이 데이터라인(미도시)에서 돌출된 소스전극(21)과, 이 소스전극(21)과 일정간격만큼 이격된 드레인전극(23)을 각각 형성한다. Next, a metal material for forming a data line is deposited on the
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 데이터라인(미도시)은 상기 게이트라인(미도시)과 서로 교차되게 형성되어 있으며, 상기 소스전극(21)과 드레인전극(23)은 그 아래의 게이트전극(13)과 함께 스위칭소자인 박막트랜지스터(미도시) 를 구성한다. Although not shown in the drawing, the data line (not shown) is formed to cross the gate line (not shown), and the
또한, 상기 박막트랜지스터(미도시)의 채널은 상기 소스전극(21)과 드레인전극(23)사이의 반도체패턴(17)내에 형성된다.In addition, a channel of the thin film transistor (not shown) is formed in the
이어서, 상기 데이터라인(미도시)과 소스/드레인전극(21, 23)을 포함한 하부유리기판(101) 전면에 평탄화 특성이 우수한 절연물질로 이루어진 보호막(25)을 형성한다.Subsequently, a
이어서, 상기 보호막(25)을 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 상기 보호막(25)내에 상기 드레인전극(23)의 일부를 노출시키는 콘택홀(미도시)을 형성한다.Subsequently, the
그다음, 상기 콘택홀(미도시)을 포함한 보호막(25)상에 ITO (indium tin oxide) 또는 IZO (indium zinc oxide) 등의 투명한 도전물질으로 이루어진 금속물질층(미도시)을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 제거하여 화소전극(27)을 형성한다. Next, a metal material layer (not shown) made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited on the
이어서, 상기 화소전극(27)을 포함한 보호막(25)상부에 액정분자를 일정 방향으로 배열되도록 하는 하부배향막(29)을 형성하는 공정을 진행하므로써 박막트랜지스터 기판을 완성한다.Subsequently, a thin film transistor substrate is completed by forming a
이렇게 제조된 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 액정층(61)을 형성한후 이들 기판을 서로 합착시키므로써 액정표시소자 제조공정을 완료한다.After the
상기한 바와 같이, 종래기술에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.As described above, the liquid crystal display and the manufacturing method according to the prior art have the following problems.
종래기술에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법은, 액정표시소자에 발생하는 정전기를 방지하고 히터(heater)로 사용하기 위해 상부유리기판의 배면에 투명전극 (ITO)을 형성하게 되는데, 이로 인해 셀의 투과율이 감소하며, 셀 자체의 외부광원에 의한 반사율이 투명전극(ITO)이 없는 경우보다 높게 나타난다. In the liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the prior art, the transparent electrode (ITO) is formed on the rear surface of the upper glass substrate to prevent static electricity generated in the liquid crystal display device and to be used as a heater. The transmittance of is decreased, and the reflectance by the external light source of the cell itself is higher than that without the transparent electrode (ITO).
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 정전기 방지 또는 히터 기능은 물론 광의 셀 투과율을 높이고, 외부광원에 의한 셀 표면에서의 반사율을 낮출 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the present invention provides a liquid crystal display device that can increase the cell transmittance of light as well as antistatic or heater function, and lower the reflectance on the cell surface by an external light source And to provide a method for producing the object.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1 기판상에 형성되며 셀영역을 구획하여 광을 차단하는 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 기판의 셀영역에 형성된 컬러필터; 상기 컬러필터상에 형성되고 액정분자를 배향시키는 배향막; 및 상기 블랙매트릭스와 대응되는 기판 배면에 형성된 투명전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising: a black matrix formed on a first substrate and blocking light by dividing a cell region; A color filter formed in the cell region of the substrate partitioned by the black matrix; An alignment film formed on the color filter and aligning liquid crystal molecules; And a transparent electrode formed on a rear surface of the substrate corresponding to the black matrix.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1 기판상에 형성되고 셀영역을 구획하여 광을 차단하는 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스와 대응되는 제1 기판배면에 형성된 투명전극과, 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 제1 기판의 셀영역에 형성된 컬러필터와, 상기 제1 기판상에 형성되고 컬러필터에 의해 단차가 형성된 기판을 평탄화시키는 오버코트층과, 상기 오버코트층상에 형성되며 액정분자를 일정방향으로 배향시키는 배향막으로 구성된 컬러필터기판과; 제2 기판상에 형성되며 화소신호를 공급하는 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며 화소신호가 공급되는 화소전극 및, 상기 화소전극과 전계를 형 성하는 공통전극으로 구성된 박막트랜지스터기판; 및 상기 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 형성된 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising: a black matrix formed on a first substrate and partitioning a cell region to block light; a transparent electrode formed on a rear surface of the first substrate corresponding to the black matrix; A color filter formed in the cell region of the first substrate partitioned by the black matrix, an overcoat layer planarizing the substrate formed on the first substrate and having a step formed by the color filter, and a liquid crystal molecule formed on the overcoat layer. A color filter substrate composed of an alignment film for orienting the crystal in a predetermined direction; A thin film transistor substrate formed on a second substrate and configured to supply a pixel signal, a thin film transistor substrate electrically connected to the thin film transistor and supplied with a pixel signal, and a common electrode forming an electric field with the pixel electrode; And a liquid crystal layer formed between the thin film transistor substrate and the color filter substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법은 기판상에 셀영역을 구획하여 광을 차단하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스와 대응되는 기판배면에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 기판의 셀영역에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터에 의해 단차가 형성된 기판을 평탄화시키는 오버코트층을 형성하는 단계; 및 상기 오버코트층상에 형성되며 액정분자를 일정방향으로 배향시키는 배향막을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, the method comprising: forming a black matrix that blocks light by dividing a cell region on a substrate; Forming a transparent electrode on a rear surface of the substrate corresponding to the black matrix; Forming a color filter in a cell region of the substrate partitioned by the black matrix; Forming an overcoat layer to planarize the substrate on which the step is formed by the color filter; And forming an alignment layer formed on the overcoat layer and aligning the liquid crystal molecules in a predetermined direction.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법은 제1기판상에 셀영역을 구획하여 광을 차단하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스와 대응되는 제1 기판배면에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스에 의해 구획된 제1 기판의 셀영역에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터에 의해 단차가 형성된 제1 기판을 평탄화시키는 오버코트층을 형성하는 단계; 상기 오버코트층상에 형성되며 액정분자를 일정방향으로 배향시키는 배향막을 형성하는 단계; 제2 기판상에 화소신호를 공급하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 제2기판상에 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며 화소신호가 공급되는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 제2기판상에 상기 화소전극과 전계를 형성하는 공통전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 기판과 제2 기판사이에 액정층을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, the method comprising: forming a black matrix that blocks light by dividing a cell region on a first substrate; Forming a transparent electrode on a rear surface of the first substrate corresponding to the black matrix; Forming a color filter in a cell region of the first substrate partitioned by the black matrix; Forming an overcoat layer to planarize a first substrate having a step formed by the color filter; Forming an alignment layer formed on the overcoat layer to align liquid crystal molecules in a predetermined direction; Forming a thin film transistor supplying a pixel signal on a second substrate; Forming a pixel electrode on the second substrate, the pixel electrode electrically connected to the thin film transistor and to which a pixel signal is supplied; Forming a common electrode on the second substrate to form an electric field with the pixel electrode; And forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate.
본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the liquid crystal display device and the manufacturing method according to the present invention has the following effects.
본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법은 배면노광방식을 이용하여 블랙매트릭스와 대응되는 상부유리기판의 배면에 투명전극을 형성함으로써, 정전기 방지 또는 히터 기능과 함께 광의 셀 투과율을 높일 수 있고, 외부광원에 의한 셀 표면에서의 반사율을 낮출 수 있다.In the liquid crystal display device and a method of manufacturing the same according to the present invention, the transparent electrode is formed on the rear surface of the upper glass substrate corresponding to the black matrix by using the back exposure method, thereby increasing the cell transmittance of light with antistatic or heater function. The reflectance at the cell surface caused by the external light source can be lowered.
또한, 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법은 별도의 마스크없이 배면노광방식을 이용하여 블랙매트릭스와 대응되는 상부유리기판의 배면에 투명전극을 형성할 수 있으므로, 액정표시소자의 제조시에 제조비용을 절감할 수 있다. In addition, the liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention can form a transparent electrode on the back surface of the upper glass substrate corresponding to the black matrix by using the back exposure method without a separate mask, The manufacturing cost can be reduced.
이하, 본 발명에 따른 액정표시소자에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to the present invention.
본 발명에 따른 액정표시소자(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부유리기판 (101)상에 형성된 박막트랜지스터(미도시), 공통전극(104), 화소전극(117) 및 하부배향막(119)으로 구성되는 박막트랜지스터기판과; 배면에 투명전극(143a)이 형성된 상부유리기판(141)상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스 (145a), 컬러필터 (157), 오버코트층(159) 및 상부배향막(161)으로 구성된 컬러필터기판 및; 상기 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 형성되는 액정층(171)을 포함하여 구성된 다.As shown in FIG. 3, the liquid
여기서, 상기 박막트랜지스터 기판을 구성하는 박막트랜지스터는 게이트라인 (미도시)과 함께 하부유리기판(101)상에 형성되는 게이트전극(103)과, 게이트절연막(105)을 사이에 두고 게이트전극(103)과 중첩되는 반도체층(107)과, 상기 반도체층(107)을 사이에 두고 데이터라인(미도시)과 함께 형성되는 소스전극(111)과 드레인전극(113)으로 구성된다.The thin film transistor constituting the thin film transistor substrate includes a
이때, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 전달되는 화소 신호를 보호막(115)을 관통하는 콘택홀(미도시)을 통해 드레인전극(113)에 접속된 화소전극(117)에 전달한다.In this case, the thin film transistor includes a
또한, 상기 공통전극(104)은 하부유리기판(101)상에 게이트라인과 함께 형성되며, 화소전극(117)과 교번되는 스트라입 형태를 갖으며, 공통라인(미도시)을 통해 액정 구동시에 기준이 되는 기준전압이 공급된다.In addition, the
이때, 상기 박막트랜지스터를 통해 화소 신호가 공급된 화소전극(117)과 공통라인을 통해 기준 전압이 공급된 공통전극(104)사이에는 수평전계가 형성되고, 이러한 수평전계는 박막트랜지스터 기판과 컬러필터기판사이에서 수평방향으로 배열된 액정분자들을 소정 방향으로 회전시켜 광투과율을 변화시키므로써 화상을 구현한다.In this case, a horizontal electric field is formed between the
그리고, 상기 하부배향막(119)은 박막트랜지스터를 덮는 보호막(115)상에 형성되며, 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 개재되는 액정을 소정 방향으로 배향시키는 역할을 수행한다. The
한편, 상기 컬러필터기판을 구성하는 블랙매트릭스(145a)는 하부유리기판 (101)의 박막트랜지스터가 형성된 영역, 도면에 도시하지 않은 게이트라인 및 데이터라인과 중첩되게 형성되며, 컬러필터(157)가 형성될 셀영역을 정의한다. 이때, 상기 블랙매트릭스(145a)는 빛샘 현상을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다.On the other hand, the
또한, 상기 컬러필터(157)는 블랙매트릭스(145a)에 의해 분리된 셀영역 및 블랙매트릭스(157)에 걸쳐 형성된다. 이때, 상기 컬러필터(157)는 R,G,B 별로 형성되어 R,G,B 색상을 구현한다.In addition, the
그리고, 상기 오버코트층(159)은 컬러필터(157)에 의해 형성된 단차를 덮도록 형성되어 상부유리기판(141)을 평탄화시킨다.The
도면에는 도시하지 않았지만, 스페이서(미도시)는 상부유리기판(141)과 하부유리기판(101)사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 수행하는 것으로서, 오버코트층 (159)과 동일한 물질로 동시에 형성하거나 또는 후속 공정을 통해 형성된다.Although not shown in the drawing, the spacer (not shown) serves to maintain a cell gap between the
또한, 상기 상부 배향막(161)은 스페이서가 형성된 오버코트층(159)상에 형성되며, 박막트랜지스터 기판과 컬러필터기판사이에 개재되는 액정을 소정 방향으로 배향시키는 역할을 수행한다.In addition, the
그리고, 상기 투명전극(143a)은 상기 블랙매트릭스(145a)와 대응되는 상부유리기판(141)상에 형성된다. 이때, 상기 투명전극(143a)은 정전기 방지 또는 히터 기능과 함께, 광의 셀 투과율을 높이고, 외부광원에 의한 셀 표면에서의 반사율을 낮추는 역할을 한다. The
상기 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법에 대해 도 3a 내지 도 3k를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3K.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.3A to 3K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저 상부유리기판(141)상에 스퍼터링방식을 통해 투명도전막(143)을 형성한다. 이때, 상기 투명도전막(143)의 재질로는 ITO (Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명성 도전물질 또는 결정화된 비정질실리콘층을 사용한다. 또한, 상기 투명도전막(143)은 아르곤(Ar) 가스가 충진된 챔버내부에 설치된 기판상에 상부유리기판(141) 및 타겟을 실장시킨 상태에서 높은 RF(DC) 파워를 인가한다. 이때, 상기 RF(DC) 파워에 의해 형성된 플라즈마내의 높은 에너지를 갖고 있는 Ar(He)이 (-) 전하를 잃고 Ar+상태로 타겟(target) 표면과 충돌하여 증착하고자 하는 타겟 입자들이 튀어 나와 상부유리기판(141)상에 증착된다. As shown in FIG. 3A, first, the transparent
그다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상부유리기판(141)상에 빛샘 현상을 방지하는 블랙매트릭스를 형성하기 위해 불투명막(145)을 형성한다. 이때, 상기 상기 불투명막(145)의 물질로는 크롬(Cr)을 포함하는 불투명 금속 또는 불투명 수지가 이용된다. 3B, an
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 불투명막(145)상에 제1감광막(147)을 도포하고 이어 마스크(151)를 이용한 노광(153) 및 현상공정을 진행한후 식각공정을 통해 상기 제1감광막(147)을 선택적으로 제거하여 제1감광막패턴(147a)을 형 성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the first
그다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제1감광막패턴(147a)을 차단막으로 하여 상기 불투명막(145)을 선택적으로 제거하여 블랙매트릭스(145a)를 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 3D, the
이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 제1감광막패턴(147a)을 제거한후 상기 상부유리기판(141)의 배면에 형성된 투명도전막(143)상에 제2감광막(148)을 도포한다.Subsequently, as shown in FIG. 3E, after removing the first photoresist layer pattern 147a, a
그다음, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(145a)를 마스크로 상기 포토리소그라피 공정기술을 이용한 노광 및 현상공정을 진행하고 이어 식각공정을 진행하여 상기 제2감광막(148)을 선택적으로 패터닝하여 제2감광막패턴(148a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3F, an exposure and development process using the photolithography process technology is performed using the
이어서, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 제2감광막패턴(148a)을 차단막으로 하여 상기 투명도전막(143)을 선택적으로 제거하여 투명전극(143a)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3G, the transparent
그다음, 도 3h에 도시된 바와 같이, 상기 제2감광막패턴(148a)을 제거한후 상기 블랙매트릭스(145a)를 포함한 상부유리기판(141)상에 감광성 칼라수지를 전면 증착한후 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하여 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(157)를 형성한다. 이때, 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(157) 각각은 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 사용한다.Next, as shown in FIG. 3H, after the second
이렇게 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 이용하여 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(157) 각각을 형성하는 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.The process of forming each of the red, green, and
먼저, 블랙매트릭스(145a)가 형성된 상부유리기판(141)상에 적색(R)의 감광 성 칼라수지를 전면 증착한후, 마스크를 이용하여 적색(R)의 감광성 칼라수지에 대한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 적색(R) 컬러필터를 형성한다.First, a red photosensitive color resin of red (R) is deposited on the
그다음, 적색 컬러필터가 형성된 상부유리기판(141)상에 녹색(G)의 감광성 칼라수지를 전면 증착한후, 마스크를 이용하여 녹색(G)의 감광성 칼라수지에 대한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 녹색(G) 컬러필터를 형성한다.Then, after depositing the green (G) photosensitive color resin on the
이어서, 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터가 형성된 상부유리기판(141)상에 청색(B)의 감광성 칼라수지를 전면 증착한후, 마스크를 이용하여 청색(B)의 감광성 칼라수지에 대한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 청색(B) 컬러필터를 형성함으로써 최종적으로 컬러필터(157)을 완성한다. Subsequently, a blue (B) photosensitive color resin is entirely deposited on the
그다음, 도 3i에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터(157)상에 유기절연물을 이용하여 상부유리기판(141)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(159)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3I, an
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 오버코트층(159)상에 박막트랜지스터와 컬러필터기판사이의 셀 갭을 유지시키기 위한 스페이서(미도시)를 형성한다. 이때, 상기 스페이서(미도시) 형성공정을 설명하면, 먼저 상기 오버코트층 (159)상에 상기 오버코트층(159)과 동일한 유기절연물을 전면 코팅처리한후 마스크를 이용하여 유기절연물에 대한 포토리소그래피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 셀 갭을 유지시키는 스페이서(미도시)를 형성한다. Subsequently, although not shown in the drawing, a spacer (not shown) is formed on the
그다음, 도 3j에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서(미도시)를 포함한 오버코 트층(159)상에 소정 방향으로 액정을 배향시키기 위한 상부배향막(161)을 형성함으로써 최종적인 컬러필터기판을 완성한다.Next, as shown in FIG. 3J, an
한편, 도 3k에 도시된 바와 같이, 투명한 유리 등으로 이루어진 하부유리기판(101)상에 금속물질을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 마스크공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 게이트라인(미도시)과, 상기 게이트라인(미도시)에서 연장되어 돌출된 게이트전극(103)과 공통전극(104)을 형성한다. On the other hand, as shown in Figure 3k, by depositing a metal material on the
이때, 상기 게이트라인 형성용 금속물질로는 Al과 Al합금등의 Al 계열 금속, Ag과 Ag합금 등의 Ag 계열금속, Mo과 Mo 합금 등의 Mo 계열금속, Cr, Ti, Ta 중에서 선택하여 사용한다. In this case, the metal material for forming the gate line may be selected from Al-based metals such as Al and Al alloys, Ag-based metals such as Ag and Ag alloys, and Mo-based metals such as Mo and Mo alloys, Cr, Ti, and Ta. do.
또한, 이들은 물질적 성질이 다른 두개의 막, 즉 하부막과 그 위의 상부막을 포함할 수도 있다. 여기서, 상부막은 게이트라인의 신호지연이나 전압강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를들면 Al 계열금속 또는 Ag 계열 금속으로 이루어진다.In addition, they may include two membranes of different material properties, that is, the lower layer and the upper layer thereon. Here, the upper layer is made of a low resistivity metal, for example, an Al-based metal or an Ag-based metal so as to reduce signal delay or voltage drop of the gate line.
이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide)나 IZO (indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적 및 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 예를들어 Ti, Ta, Cr, Mo 계열 금속 등으로 이루어지거나, 또는 하부막과 상부막의 조합의 예로는 Cr/Al-Nd 합금을 들 수 있다. On the other hand, the lower layer may be made of other materials, particularly materials having excellent physical, chemical and electrical contact properties with indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), such as Ti, Ta, Cr, and Mo-based metals. Or an example of the combination of the lower layer and the upper layer is a Cr / Al-Nd alloy.
또한, 상기 공통전극(104)은 하부유리기판(101)상에 게이트라인(미도시)과 함께 형성되며, 후속공정에서 형성될 화소전극(117)과 교번되는 스트라입 형태를 갖는다. In addition, the
그다음, 상기 게이트라인(미도시)과 게이트전극(103) 및 공통전극(104)을 포함한 하부유리기판 (101)상에 질화규소(SiNx) 와 같은 무기 절연물질로 이루어진 게이트절연막(105)을 형성한다.Next, a
이어서, 상기 게이트절연막(105)상부에는 수소화 비정질실리콘층(hydroge-nated amorphous silicon) 등으로 이루어진 반도체층(미도시)을 형성한다.Subsequently, a semiconductor layer (not shown) made of a hydrogenated amorphous silicon layer or the like is formed on the
그다음, 상기 반도체층(미도시) 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질실리콘 등의 물질로 이루어진 오믹콘택층(미도시)을 형성한다.Next, an ohmic contact layer (not shown) made of a material such as n + hydrogenated amorphous silicon in which silicide or n-type impurities are heavily doped is formed on the semiconductor layer (not shown).
이어서, 상기 오믹콘택층과 반도체층을 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 반도체패턴(107)과 오믹콘택패턴(109)을 형성한다.Subsequently, the ohmic contact layer and the semiconductor layer are selectively patterned by a photolithography process and an etching process to form a
그다음, 상기 반도체패턴(107)과 오믹콘택패턴(109)을 포함한 하부유리기판(101)상에 데이터라인 형성용 금속물질을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 데이터라인(미도시)과, 이 데이터라인(미도시)에서 돌출된 소스전극(111)과, 이 소스전극(111)과 일정간격만큼 이격된 드레인전극(113)을 각각 형성한다. Next, a metal material for forming a data line is deposited on the
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 데이터라인(미도시)은 상기 게이트라인(미도시)과 서로 교차되게 형성되어 있으며, 상기 소스전극(111)과 드레인전극(113)은 그 아래의 게이트전극(103)과 함께 스위칭소자인 박막트랜지스터(미도시)를 구성한다. In this case, although not shown, the data line (not shown) is formed to cross the gate line (not shown), and the
또한, 상기 박막트랜지스터(미도시)의 채널은 상기 소스전극(111)과 드레인 전극(113)사이의 반도체패턴(107)내에 형성된다.In addition, a channel of the thin film transistor (not shown) is formed in the
그리고, 상기 데이터라인(미도시)을 형성하기 위한 금속물질로는 Al 계열 금속, Ag 계열 금속, Mo 계열 금속, Cr, Ti, Ta 등의 물질을 사용하며, 다중층으로 형성할 수도 있다.As the metal material for forming the data line (not shown), an Al-based metal, an Ag-based metal, a Mo-based metal, Cr, Ti, Ta, or the like may be used, and may be formed in multiple layers.
그다음, 상기 데이터라인(미도시)과 소스/드레인전극(111, 113)을 포함한 하부유리기판(101) 전면에 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기물질, 또는 저유전율 특성을 가지는 절연물질, 또는 무기물질인 질화 규소로 이루어진 보호막(115)을 형성한다.Next, an organic material having excellent planarization characteristics and a photosensitive property, or an insulating material having a low dielectric constant, on the entire surface of the
이어서, 상기 보호막(115)을 포토리소그라피 공정기술을 이용한 마스크공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 상기 보호막(115)내에 상기 드레인전극(113)의 일부를 노출시키는 콘택홀(미도시)을 형성한다.Subsequently, the
그다음, 상기 콘택홀(미도시)을 포함한 보호막(115)상에 ITO (indium tin oxide) 또는 IZO (indiumn zinc oxide) 등의 투명한 도전물질으로 이루어진 금속물질층(미도시)을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 노광공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 제거하여 화소전극(117)을 형성한다. Next, a metal layer (not shown) made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited on the
이때, 상기 화소전극(117)은 데이터전압이 인가되면, 공통전압 (common voltage)을 인가받은 공통전극(104)과 함께 전기장을 생성하므로써 화소전극(117)과 공통전극(104)사이의 액정층(171)의 액정분자들을 일정 방향으로 배열시키게 된다. In this case, when the data voltage is applied, the
이어서, 상기 화소전극(117)을 포함한 보호막(115)상부에 액정분자를 일정 방향으로 배열되도록 하는 하부배향막(119)을 형성하는 공정을 진행하므로써 박막트랜지스터 기판을 완성한다. Subsequently, the thin film transistor substrate is completed by forming a
이렇게 제조된 박막트랜지스터기판과 컬러필터기판사이에 액정층(171)을 형성한후 이들 기판을 서로 합착시키므로써 액정표시소자 제조공정을 완료한다.After the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also within the scope of the present invention.
도 1a 내지 도 1g는 종래기술에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.3A to 3K are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
100: 액정표시소자 101 : 하부유리기판100: liquid crystal display device 101: lower glass substrate
103 : 게이트전극 104 : 공통전극103: gate electrode 104: common electrode
105 : 게이트절연막 107 : 반도체패턴105: gate insulating film 107: semiconductor pattern
109 : 오믹콘택패턴 111 : 소스전극 109: ohmic contact pattern 111: source electrode
113 : 드레인전극 115 : 보호막 113: drain electrode 115: protective film
117 : 화소전극 119 : 하부배향막 117: pixel electrode 119: lower alignment layer
141 : 상부유리기판 143a : 투명전극141:
145a ; 블랙매트릭스 147a : 제1감광막패턴145a; Black matrix 147a: first photoresist pattern
148a : 제2감광막패턴 151 : 마스크148a: second photosensitive film pattern 151: mask
153 : 전면노광 155 ; 배면노광153:
157 : 컬러필터 159 : 오버코트층157: color filter 159: overcoat layer
161 : 상부배향막 171 : 액정층161: upper alignment layer 171: liquid crystal layer
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