KR20090061469A - Liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하고 수율을 향상시키는 동시에 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 liquid crystal display device and It relates to a manufacturing method.
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.
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 제조에는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 총 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.As described above, fabrication of an array substrate including a thin film transistor requires a total of five photolithography processes to pattern a gate electrode, an active pattern, a source / drain electrode, a contact hole, a pixel electrode, and the like.
상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공 정 등 다수의 공정으로 이루어진다. 그 결과, 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨어뜨리게 하며, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시장치의 제조비용이 이에 비례하여 상승하게 된다.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. As a result, many photolithography processes reduce the production yield, and as the number of masks applied to the process increases, the manufacturing cost of the liquid crystal display increases in proportion.
이때, 회절마스크를 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 한번의 마스크공정으로 형성함으로써 총 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있는 기술이 개발되었다.At this time, by forming the active pattern and the source / drain electrodes in a single mask process using a diffraction mask, a technique for manufacturing an array substrate using a total of four mask processes has been developed.
그러나, 상기 구조의 액정표시장치는 회절마스크를 이용함으로써 두 번의 식각공정을 거쳐 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 패터닝하게 됨에 따라 데이터 배선, 즉 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인의 하부 주변으로 돌출된 액티브패턴이 남아있게 된다.However, the liquid crystal display of the above structure is patterned by the diffraction mask, and thus patterned the active pattern and the source / drain electrodes through two etching processes. The active pattern remains.
상기 액티브패턴은 순수한 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 이때 상기 데이터 배선 하부의 액티브패턴은 게이트 배선, 즉 게이트전극과 게이트라인에 의해 가려진 부분을 제외하고는 하부의 백라이트 빛에 노출됨으로써 상기 백라이트 빛에 의해 광전류가 발생하게 된다. 이때, 상기 백라이트 빛의 미세한 깜빡임으로 인해 상기 비정질 실리콘 박막은 미세하게 반응하여 활성화와 비활성화 상태가 반복되게 되며, 이로 인해 광전류에 변화가 발생하게 된다. 이와 같은 광전류 성분은 이웃하는 화소전극에 흐르는 신호와 함께 커플링(coupling)되어 상기 화소전극에 위치한 액정의 움직임을 왜곡시키게 한다. 그 결과 액정표시장치의 화면에는 물결무늬의 가는 선이 나타나는 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생하게 된다.The active pattern is formed of a pure amorphous silicon thin film, wherein the active pattern under the data line is exposed to the backlight light below the gate line, ie, except for the portion covered by the gate electrode and the gate line, thereby being exposed by the backlight light. Photocurrent is generated. At this time, due to the minute flickering of the backlight light, the amorphous silicon thin film reacts finely, and the activation and deactivation states are repeated, thereby causing a change in the photocurrent. The photocurrent component is coupled with a signal flowing to a neighboring pixel electrode to distort the movement of the liquid crystal located in the pixel electrode. As a result, wavy noise in which wavy thin lines appear on the screen of the liquid crystal display is generated.
또한, 상기 데이터라인의 하부에 위치한 액티브패턴은 상기 데이터라인의 양 측으로 소정거리 돌출됨으로써 화소부의 개구영역이 상기 돌출된 거리만큼 잠식됨에 따라 액정표시장치의 개구율이 감소하게 된다.In addition, the active pattern disposed below the data line protrudes a predetermined distance to both sides of the data line, so that the opening ratio of the liquid crystal display device is reduced as the opening area of the pixel portion is eroded by the protruding distance.
한편, 이와 같이 제작된 상기 어레이 기판은 컬럼 스페이서에 의해 일정한 셀갭이 유지되는 상태에서 상부 컬러필터 기판과 합착하여 액정표시장치를 구성하게 된다.On the other hand, the array substrate thus manufactured is bonded to the upper color filter substrate in a state where a constant cell gap is maintained by the column spacer to form a liquid crystal display device.
이때, 전술한 바와 같이 상기 컬러필터 기판은 투명한 컬러필터 기판 위에 적, 녹 및 청색의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터와 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스, 그리고 상기 액정층에 전압을 인가하는 투명한 공통전극으로 이루어져 있다.In this case, as described above, the color filter substrate distinguishes between the color filter composed of a plurality of sub-color filters that implement red, green, and blue colors on the transparent color filter substrate and the sub-color filter and transmits the liquid crystal layer. It consists of a black matrix to block light, and a transparent common electrode to apply a voltage to the liquid crystal layer.
여기서, 상기 블랙매트릭스는 화소들의 경계영역에 패터닝되어 액정표시장치 하부의 백라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단하고, 인접하는 화소들의 혼색을 방지하는 역할을 하며, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착시 발생하는 오정렬에 의해 빛샘 현상을 개선하기 위해 소정의 마진을 가지게 된다. 이와 같은 블랙매트릭스의 마진은 액정표시장치의 개구율을 저하시키는 요인으로 이의 개선이 요구되고 있다.Here, the black matrix is patterned on the boundary region of the pixels to block leakage of light generated from the backlight of the lower portion of the liquid crystal display, and to prevent color mixing of adjacent pixels, and bonding of the color filter substrate and the array substrate. Due to misalignment that occurs during the time to have a predetermined margin to improve the light leakage phenomenon. Such margin of the black matrix is a factor that lowers the aperture ratio of the liquid crystal display device, and improvement thereof is required.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 3번의 마스크공정으로 탑 게이트 구조의 어레이 기판을 제작하도록 한 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 fabricate an array substrate having a top gate structure in three mask processes.
본 발명의 다른 목적은 개구영역을 확대하여 고휘도를 구현하는 동시에 합착 오정렬에 의해 발생하는 빛샘 불량을 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which can realize a high brightness by enlarging the opening area and at the same time improve light leakage defects caused by misalignment.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이비 노이즈가 발생하지 않아 고화질을 구현할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can realize high quality without generation of wave noise.
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 일부 영역이 식각되어 음각패턴을 가지는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 음각패턴 내에 형성되며, 제 1 도전막으로 이루어진 블랙매트릭스; 상기 제 1 기판 위에 형성된 제 1 절연막; 상기 제 1 기판의 블랙매트릭스 상부에 형성되며, 제 2 도전막으로 이루어진 화소전극 및 제 3 도전막으로 이루어진 소오스/드레인전극과 데이터라인; 상기 블랙매트릭스 상부에 형성된 액티브패턴 및 그 상부에 제 2 절연막이 개재된 상태에서 제 4 도전막으로 형성된 게이트전극; 상기 블랙매트릭스 상부에 위치하며, 상기 데이터라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인; 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 first substrate having a recessed pattern by etching a portion of the area; A black matrix formed in the intaglio pattern of the first substrate and formed of a first conductive film; A first insulating film formed on the first substrate; A pixel electrode formed on the black matrix of the first substrate and a source / drain electrode and a data line formed of a third conductive film; A gate electrode formed of a fourth conductive film in an active pattern formed on the black matrix and a second insulating film interposed therebetween; A gate line positioned above the black matrix and defining a pixel area crossing the data line; 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 기판의 일부 영역을 식각하여 음각패턴을 형성한 다음, 상기 제 1 기판의 음각패턴 내에 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 제 2 마스크공정을 통해 상기 제 1 기판의 블랙매트릭스 상부에 소오스/드레인전극과 데이터라인 및 화소전극을 형성하는 단계; 제 3 마스크공정을 통해 상기 블랙매트릭스 상부에 액티브패턴을 형성하며, 그 상부에 제 2 절연막이 개재된 상태에서 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 제 3 마스크공정을 통해 상기 블랙매트릭스 상부에 위치하며, 상기 데이터라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트라인을 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; Etching a portion of the first substrate through a first mask process to form an intaglio pattern, and then forming a black matrix in the intaglio pattern of the first substrate; Forming a first insulating film on the first substrate; Forming a source / drain electrode, a data line, and a pixel electrode on the black matrix of the first substrate through a second mask process; Forming an active pattern on the black matrix through a third mask process, and forming a gate electrode with a second insulating layer interposed therebetween; Forming a gate line on the black matrix through the third mask process and crossing the data line to define a pixel area; 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. 특히, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 3번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작함으로써 생산성이 극대화되게 된다.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. In particular, the liquid crystal display according to the present invention and a method of manufacturing the same are maximized by manufacturing an array substrate by three mask processes.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 하부 어레이 기판에 블랙매트릭스를 형성함으로써 어레이 기판과 컬러필터 기판의 합착시 오정렬에 의한 빛샘불량을 방지할 수 있게 된다. 그 결과 수율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display and the method of manufacturing the same according to the present invention can prevent the light leakage due to misalignment when the array substrate and the color filter substrate are bonded by forming a black matrix on the lower array substrate. As a result, the yield is improved.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 상기 블랙매트릭스의 마진을 최소로 함에 따라 개구율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention provide an effect of improving the aperture ratio by minimizing the margin of the black matrix.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 웨이브 노이즈 및 빛샘이 발생하지 않아 고화질의 액정표시장치를 제작 할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention does not generate wave noise and light leakage provides an effect that can produce a high-quality liquid crystal display device.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a liquid crystal display and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 도면에는 설명의 편의를 위해 게이트패드부와 데이터패드부 및 화소부의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 화소를 나타내고 있다.3 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates one pixel including a gate pad part, a data pad part, and a pixel part thin film transistor for convenience of description. It is shown.
실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다.In an actual liquid crystal display device, N gate lines and M data lines intersect and MxN pixels exist, but one pixel is shown in the figure for simplicity of explanation.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 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 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(미도시)을 포함한다.The thin film transistor includes a
이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)이 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 액티브패턴(124) 상부에 위치하는 탑 게이트 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.In this case, the thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention has a top gate structure in which the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(110)은 게이트 배선, 즉 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 데이터 배선, 즉 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117) 하부에 크롬과 같은 불투명한 도전물질로 이루어진 블랙매트릭스(106)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 블랙매트릭스(106)는 상기 박막 트랜지스터와 게이트 배선 및 데이터 배선으로 빛이 투과되는 것을 차단하는 역할을 하게된다.In addition, the
이때, 전단에 위치한 게이트라인(116)의 일부는 제 1 절연막(미도시)을 사이에 두고 그 상부의 화소전극(118)의 일부와 중첩되어 스토리지 커패시터(storage capacitor)를 형성하게 된다. 상기 스토리지 커패시터는 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 들어 올 때까지 유지되지 못하고 누설되어 사라진다. 따라서, 인가된 전압을 유지하기 위해서는 스토리지 커패시터를 액정 커패시터에 연결해서 사용해야 한다.In this case, a portion of the
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 효과를 가진다.The storage capacitor Cst has effects such as stability of gray scale display and reduction of flicker and afterimage in addition to signal retention.
이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드라인(116p)과 데이터패드라인(117p)이 형성되어 있으며, 외부의 구동회로부(미도시)로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)에 전달하게 된다.A
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 하프-톤 마스크 또는 회절마스크(이하, 하프-톤 마스크를 지칭하는 경우에는 회절마스크를 포함하는 것으로 한다)를 이용하여 데이터 배선 및 화소전극을 한번의 마스크공정으로 형성하는 한편 액티브패턴과 게이트 배선을 한번의 마스크공정으로 형성함으로써 총 3번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 된다.Here, the liquid crystal display according to the 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 uses the data line and the pixel electrode once. By forming a mask process, the active pattern and the gate wiring are formed in one mask process, so that an array substrate can be manufactured by a total of three mask processes.
이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 한번의 마스크공정으로 상기 액티브패턴과 게이트 배선을 형성하기 위해 최하층에 블랙매트릭스가 위치하고 그 상부에 차례대로 소오스/드레인전극과 액티브패턴 및 제 2 절연막, 즉 게이트절연막이 형성되고 최상층에 게이트전극이 형성되는 탑 게이트 방식을 적용하게 된다.In this case, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, a black matrix is disposed at a lowermost layer and a source / drain electrode, an active pattern, and a second are sequentially formed on the lower layer to form the active pattern and the gate wiring in one mask process. The top gate method in which an insulating film, that is, a gate insulating film is formed, and a gate electrode is formed on the uppermost layer is applied.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 블랙매트릭스는 유리와 같은 절연물질 로 이루어진 어레이 기판의 일부 영역을 식각한 다음 리프트 오프(lift off)공정을 이용하여 상기 식각된 어레이 기판 내에 형성함으로써 단차를 가지지 않게 되는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.In addition, the black matrix according to an embodiment of the present invention does not have a step by etching a portion of the array substrate made of an insulating material such as glass and then forming it in the etched array substrate using a lift off process. This will be described in detail through the manufacturing method of the following liquid crystal display.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선과 IIIb-IIIb선 및 IIIc-IIIc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 좌측에는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내며 우측에는 차례대로 데이터패드부와 게이트패드부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.4A to 4C are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb, and IIIc-IIIc of the array substrate illustrated in FIG. 3, and a process of manufacturing an array substrate of a pixel portion is shown on the left side. 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 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.5A to 5C are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of the array substrate illustrated in FIG. 3.
도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 식각된 일부 영역에 크롬과 같은 불투명한 금속물질로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스(106)를 형성한다.4A and 5A, a
이때, 상기 블랙매트릭스(106)는 유리와 같은 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 일부 영역을 식각한 다음 리프트 오프공정을 이용하여 상기 식각된 어레이 기판(110) 내에 형성함으로써 단차를 가지지 않게 되는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.In this case, the
도 6a 내지 도 6d는 도 4a 및 도 5a에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.6A through 6D are cross-sectional views illustrating a first mask process according to an exemplary embodiment of the present invention in the array substrate illustrated in FIGS. 4A and 5A.
도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110) 위에 소정의 제 1 마스크패턴(170)을 형성한다.As shown in FIG. 6A, a
이때, 상기 제 1 마스크패턴(170)은 소정의 포토레지스트로 이루어질 수 있으며, 하부 어레이 기판(110)에 블랙매트릭스를 형성하기 위해 상기 블랙매트릭스가 형성될 박막 트랜지스터 영역과 게이트 배선 및 데이터 배선이 위치하는 영역으로 조사된 광이 투과되도록 패터닝되어 있는 것을 특징으로 한다. 이것은 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the
이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 마스크패턴(170)을 마스크로 하여 상기 어레이 기판(110)의 일부 영역을 불산(HF)을 이용하여 식각함으로써 상기 어레이 기판(110) 내에 소정의 음각패턴(H)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 6B, a portion of the
이때, 상기 음각패턴(H)은 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스가 형성될 박막 트랜지스터 영역과 게이트 배선 및 데이터 배선이 위치하는 영역에 형성되며, 불산(HF)에 의한 등방성 식각에 의해 상기 제 1 마스크패턴(170)의 하부까지 어레이 기판(110)이 과식각(over etching)되게 된다.In this case, the intaglio pattern H is formed in the thin film transistor region where the black matrix is to be formed, the region in which the gate wiring and the data wiring are located, and is formed by isotropic etching by hydrofluoric acid HF. The
다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 마스크패턴(170)이 남아있는 상태에서 상기 음각패턴(H)을 포함하는 상기 어레이 기판(110) 전면에 제 1 도전막(190)을 증착한다.Next, as illustrated in FIG. 6C, the first
이때, 상기 제 1 도전막(190)은 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스를 구성하기 위해 크롬과 같은 불투명한 금속물질로 이루어질 수 있다.In this case, the first
이후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 리프트-오프공정을 통해 상기 제 1 마스크패턴을 제거하여 상기 음각패턴 내에 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스(106) 를 형성하게 되는데, 이때 상기 음각패턴을 제외한 상기 제 1 마스크패턴 위에 형성된 제 1 도전막은 상기 제 1 마스크패턴과 함께 제거되게 된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 6D, the
상기 리프트-오프공정은 상기 제 1 마스크패턴과 같은 감광성물질 위에 상기 제 1 도전막과 같은 도전성 금속물질을 소정 두께로 증착한 후 스트리퍼(stripper)와 같은 용액에 침전시켜 상기 금속물질이 증착되어 있는 감광성물질을 상기 금속물질과 함께 제거하는 공정으로, 이때 상기 음각패턴 내부에 형성된 금속물질은 제거되지 않고 남아 상기의 블랙매트릭스(106)를 형성하게 된다.In the lift-off process, the metal material is deposited by depositing a conductive metal material such as the first conductive layer to a predetermined thickness on a photosensitive material such as the first mask pattern, and then depositing the same in a solution such as a stripper. In the process of removing the photosensitive material together with the metal material, the metal material formed inside the intaglio pattern is not removed to form the
이와 같이 본 발명의 실시예의 경우에는 어레이 기판(110)의 일부 영역을 식각한 다음 리프트 오프공정을 이용하여 소정의 음각패턴 내에 블랙매트릭스(106)를 형성함으로써 상기 블랙매트릭스(106)가 상기 어레이 기판(110)의 표면에 대해 단차를 가지지 않게 된다.As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 하부 어레이 기판(110)에 블랙매트릭스(106)가 형성됨에 따라 블랙매트릭스(106)의 마진을 고려할 필요가 없어 화소의 개구영역이 증가하게 되며, 그 결과 실질적으로 개구율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, as the
또한, 성부 컬러필터 기판과 어레이 기판(110)의 합착시 오정렬이 발생하더라도 상기 어레이 기판(110)의 박막 트랜지스터 영역과 게이트 배선 및 데이터 배선 하부에 불투명한 도전물질로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 블랙매트릭스(106)가 형성되어 있어 하부의 백라이트로부터 발생된 빛의 누설을 차단할 수 있게 된다.In addition, even when misalignment occurs when the color filter substrate and the
다음으로, 도 4b 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(106)가 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115a), 제 2 도전막, 제 3 도전막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 증착한다.Next, as shown in FIGS. 4B and 5B, the first insulating
이후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 상기 제 2 도전막, 제 3 도전막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소영역에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 화소전극(118)을 형성하는 한편 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인(117)을 형성한다.Thereafter, the second conductive film, the third conductive film, and the n + amorphous silicon thin film are selectively removed through a photolithography process (second mask process), thereby forming the second conductive film in the pixel region of the
또한, 상기 제 2 마스크공정을 이용하여 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 데이터패드라인(117p)을 형성한다.In addition, the
이때, 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p) 하부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117) 및 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 도전막패턴(130') 및 제 2 도전막패턴(130")이 형성되게 된다.In this case, the
또한, 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117)과 드레인전극(123) 및 데이터패드라인(117p) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117)과 드레인전극(123) 및 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 오믹-콘택패턴(125na) 및 제 2 오믹-콘택패턴(125nb)이 형성되게 된다.The
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117) 및 화소전극(118)은 하프-톤 마스크를 이용함으로써 한번의 마스크공 정(제 2 마스크공정)을 통해 동시에 형성할 수 있게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 2 마스크공정을 상세히 설명한다.Here, the source /
도 7a 내지 도 7g는 도 4b 및 도 5b에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.7A to 7G are cross-sectional views illustrating a second mask process according to an exemplary embodiment of the present invention in the array substrate illustrated in FIGS. 4B and 5B.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(106)가 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115a), 제 2 도전막(130), 제 3 도전막(140) 및 n+ 비정질 실리콘 박막(125)을 형성한다.As shown in FIG. 7A, the first insulating
이때, 상기 제 2 도전막(130)은 화소전극을 구성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.In this case, the second
또한, 상기 제 3 도전막(140)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 addition, the third
그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 2 감광막(270)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 하프-톤 마스크(180)를 통해 상기 제 2 감광막(270)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 조사 된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 하프-톤 마스크(180)를 투과한 광만이 상기 제 2 감광막(270)에 조사되게 된다.In this case, the half-
이어서, 상기 하프-톤 마스크(180)를 통해 노광된 상기 제 2 감광막(270)을 현상하고 나면, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(270a) 내지 제 4 감광막패턴(270d)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 2 감광막이 완전히 제거되어 상기 n+ 비정질 실리콘 박막(125) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(270a) 내지 제 3 감광막패턴(270c)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 4 감광막패턴(270d)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 상기 제 2 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 감광막패턴(270a) 내지 제 4 감광막패턴(270d)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제 2 도전막과 제 3 도전막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117) 및 드레인전극을 포함하는 드레인전극패턴(140')이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 7D, the second conductive film, the third conductive film, and n + formed under the first
또한, 상기 어레이 기판(110)의 데이터패드부에는 상기 제 3 도전막으로 이루어진 데이터패드라인(117p)이 형성되게 되며, 상기 어레이 기판(110)의 화소영역에는 상기 제 2 도전막으로 이루어진 화소전극(118)이 형성되게 된다.In addition, a
이때, 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117)과 드레인전극패턴(140') 및 데이터패드라인(117p) 하부에는 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117)과 드레인전극패턴(140') 및 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 도전막패턴(130')과 상기 화소전극(118) 및 제 2 도전막패턴(130")이 형성되게 된다.In this case, the second conductive layer is formed under the
또한, 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117)과 드레인전극패턴(140') 및 데이터패드라인(117p) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117)과 드레인전극패턴(140') 및 데이터패드라인(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 오믹-콘택패턴(125na)과 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125') 및 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125")이 형성되게 된다.Further, the n + amorphous silicon thin film is formed on the
이후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 4 감광막패턴의 일부를 제거하는 애싱(ahing)공정을 진행하여 상기 제 2 투과영역(II)의 제 4감광막패턴을 완전히 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 7E, an ashing process of removing a portion of the first to fourth photoresist patterns may be performed to completely remove the fourth photoresist pattern of the second transmission region II. .
이때, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 3 감광막패턴은 상기 제 4 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 5 감광막패턴(170a') 내지 제 7 감광막패턴(170c')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소오스전극(122)을 포함하는 데이터라인(117) 상부 와 드레인전극영역 및 데이터패드라인(117p) 상부에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern to the third photoresist pattern correspond to the blocking region III by the fifth photoresist pattern 170a 'through the seventh photoresist pattern 170c', in which the thickness of the fourth photoresist pattern is removed. Only the upper portion of the
이후, 도 7f 및 도 7g에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 5 감광막패턴(170a') 내지 제 7 감광막패턴(170c')을 마스크로 하여 상기 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴과 드레인전극패턴의 일부를 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 제 3 도전막으로 이루어진 드레인전극(123)을 형성하는 동시에 상기 화소영역의 화소전극(118)을 노출시킨다.7F and 7G, the first n + amorphous silicon thin film pattern and the drain electrode pattern are formed by using the remaining fifth photoresist pattern 170a ′ through seventh photoresist pattern 170c ′ as a mask. By removing a portion, the
이때, 상기 드레인전극(123) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 실질적으로 상기 드레인전극(123)과 동일한 형태로 패터닝된 제 2 오믹-콘택패턴(125nb)이 형성되게 된다.In this case, a second ohmic contact pattern 125nb formed of the n + amorphous silicon thin film and substantially patterned in the same shape as the
다음으로, 도 4c 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117) 및 화소전극(118)이 형성된 어레이 기판(110)의 화소부에 액티브패턴(124)을 형성하며 그 상부에 제 2 절연막(115b)이 개재된 상태에서 게이트전극(121) 및 게이트라인(116)을 형성하며, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부에 게이트패드라인(116p)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 4C and 5C, an active pattern (pixel pattern) of the
이때, 상기 액티브패턴(124) 및 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116) 및 게이트패드라인(116p)은 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117) 및 화소전극(118)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 비정질 실리콘 박막과 제 2 절연막(115b) 및 제 4 도전막을 증착한 후 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, the
이때, 상기 데이터패드라인(116p) 상부의 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 제거되며, 상기 제 1, 제 2 오믹-콘택패턴은 그 일부가 제거되어 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 소오스/드레인전극(122,123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)을 형성하게 된다.In this case, the second n + amorphous silicon thin film pattern on the
여기서, 상기 제 4 도전막으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 4 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.Here, as the fourth conductive film, a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum and molybdenum alloy may be used. The fourth conductive layer may have a multilayer structure in which two or more low resistance conductive materials are stacked.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기와 같이 소오스/드레인전극(122, 123)과 액티브패턴(124)이 형성된 어레이 기판(110) 상부에 게이트전극(121)이 위치하는 탑 게이트 구조를 가지는 것을 특징으로 하며, 이하 도면을 참조하여 상기 제 3 마스크공정을 상세히 설명한다.In this case, the thin film transistor according to the embodiment of the present invention has a top gate structure in which the
도 8a 내지 도 8c는 도 4c 및 도 5c에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 3 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.8A through 8C are cross-sectional views illustrating a third mask process according to an exemplary embodiment of the present invention in the array substrate illustrated in FIGS. 4C and 5C.
도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 데이터라인(117) 및 화소전극(118))이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 비정질 실리콘 박막(120)과 제 2 절연막(115b) 및 제 4 도전막(150)을 형성한다.As shown in FIG. 8A, the amorphous silicon
이때, 상기 제 4 도전막(150)은 게이트전극과 게이트라인 및 게이트패드라인을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 4 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 이루어질 수 있다.In this case, the fourth
그리고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 위에 소정의 제 2 마스크패턴(370)을 형성한다.As illustrated in FIG. 8B, a predetermined
이때, 상기 제 2 마스크패턴(370)은 소정의 포토레지스트로 이루어질 수 있으며, 하부 어레이 기판(110)에 액티브패턴 및 게이트 배선을 형성하기 위해 게이트전극영역과 게이트라인영역 및 게이트패드라인영역으로 조사된 광이 차단되도록 패터닝되어 있는 것을 특징으로 한다. 이것은 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the
이후, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 마스크패턴(370)을 마스크로 하여 상기 비정질 실리콘 박막, 제 2 절연막(115b), 제 4 도전막 및 상기 n+ 비정질 실리콘 박막 일부를 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하는 동시에 그 상부에 상기 제 2 절연막(115b)이 개재된 상태에서 상기 제 4 도전막으로 이루어진 게이트전극(121)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 8C, the amorphous silicon thin film, the second
또한, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 화소전극(118)의 일부와 오버랩되어 상기 제 2 절연막(115b)을 사이에 두고 스토리지 커패시터를 구성하는 게이트라인(116)을 형성하며, 상기 어레이 기판(110)의 게이트패드부에 상기 제 4 도전막으로 이루어진 게이트패드라인(116p)을 형성하게 된다.In addition, a portion of the
이때, 상기 게이트라인(116) 및 게이트패드라인(116p) 하부에는 상기 제 2 절연막(115b)이 개재된 상태에서 상기 비정질 실리콘 박막을 이루어지며 실질적으로 각각 상기 게이트라인(116) 및 게이트패드라인(116p)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(120') 및 제 2 비정질 실리콘 박막패턴(120")이 형성되게 된다.In this case, the amorphous silicon thin film is formed under the
또한, 상기 데이터패드라인(116p) 상부의 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 제거되며, 상기 제 1, 제 2 오믹-콘택패턴은 그 일부가 제거되어 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 소오스/드레인전극(122,123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)을 형성하게 된다In addition, a second n + amorphous silicon thin film pattern on the
이와 같이 구성된 상기 본 발명의 실시예의 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 컬러필터 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 컬러필터 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 게이트라인 및 데이터라인으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스와 적, 녹 및 청색의 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다.The array substrate according to the embodiment of the present invention configured as described above is bonded to the color filter substrate by a sealant formed on the outside of the image display area, wherein the color filter substrate includes light through the thin film transistor, the gate line, and the data line. Black matrix to prevent leakage and color filter for red, green and blue color are formed.
이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.At this time, the bonding of the color filter substrate and the array substrate is made through a bonding key formed on the color filter substrate or the array substrate.
또한, 상기 본 발명의 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 addition, the embodiment of the present invention has been described using an amorphous silicon thin film transistor using an amorphous silicon thin film as an active pattern, for example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is polycrystalline using a polycrystalline silicon thin film as the active pattern. The same applies to silicon thin film transistors.
또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작 하는 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 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도.3 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선과 IIIb-IIIb선 및 IIIc-IIIc선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.4A to 4C are cross-sectional views sequentially showing manufacturing processes taken along lines IIIa-IIIa ', IIIb-IIIb and IIIc-IIIc of the array substrate shown in FIG.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도.5A to 5C are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of the array substrate illustrated in FIG. 3.
도 6a 내지 도 6d는 도 4a 및 도 5a에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.6A through 6D are cross-sectional views illustrating a first mask process according to an embodiment of the present invention in the array substrate shown in FIGS. 4A and 5A.
도 7a 내지 도 7g는 도 4b 및 도 5b에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.7A to 7G are cross-sectional views illustrating a second mask process according to an embodiment of the present invention in the array substrate shown in FIGS. 4B and 5B.
도 8a 내지 도 8c는 도 4c 및 도 5c에 도시된 어레이 기판에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 제 3 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.8A to 8C are cross-sectional views illustrating a third mask process according to an embodiment of the present invention in the array substrate shown in FIGS. 4C and 5C.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
106 : 블랙매트릭스 110 : 어레이 기판106: black matrix 110: array substrate
116 : 게이트라인 117 : 데이터라인116: gate line 117: data line
118 : 화소전극 121 : 게이트전극118: pixel electrode 121: gate electrode
122 : 소오스전극 123 : 드레인전극122
124 : 액티브패턴124: active pattern
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